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Thème :Structure métallique Ecole Polytechnique d’Architecture et d’Urbanisme E

Thème :Structure métallique Ecole Polytechnique d’Architecture et d’Urbanisme Ecole Polytechnique d’Architecture et d’Urbanisme Module: Structure spéciale Fait par : - Belkacemi Assia - Boukazouha Rima Chargé du module: - Mr Kehila Plan de travail: 1-Historique de la construction métallique 2-Atouts de la construction à ossature métallique 3-Fonctions essentielles et composition de la structure 4 -Propriétés mécaniques de la structure métallique 5- Les principaux marchés de la construction métallique 6-Utilisation de l’acier dans les seconds œuvres Les façades: a- maçonnerie b- lisses c- plateaux Contre cloisons:a-paroi composée b-les invariants Couvertures métalliques: a-couvertures étanchés b-Couvertures double peau à trames croisées c-Couvertures cintrées: 7-Exemples internationaux de construction métallique: 1-Historique de la construction métallique 2-Atouts de la construction à ossature métallique 3-Fonctions essentielles et composition de la structure 4 -Propriétés mécaniques de la structure métallique 5- Les principaux marchés de la construction métallique 6-Utilisation de l’acier dans les seconds œuvres Les façades: a- maçonnerie b- lisses c- plateaux Contre cloisons:a-paroi composée b-les invariants Couvertures métalliques: a-couvertures étanchés b-Couvertures double peau à trames croisées c-Couvertures cintrées: 7-Exemples internationaux de construction métallique: -Hall de la charpenterie à Orléans -Barrière de péage « Val de Loing » -Maison de la culture du Japon à Paris -Hall de la charpenterie à Orléans -Barrière de péage « Val de Loing » -Maison de la culture du Japon à Paris 8-Essor de la construction métallique 8-Essor de la construction métallique Historique de la construction métallique: La naissance de la construction métallique est le résultat des progrès de la métallurgie aux 17 ème et 18 ème siècles, combinés avec l’intérêt des ingénieurs de l’époque pour profiter des possibilités offertes par le fer et la fonte. Avant l’apparition des charpentes en fer et des colonnes en fonte, les matériaux métalliques étaient déjà utilisés abondamment dans certaines constructions. En France, ce fut entre autre le cas de la Colonnade du Louvre de Claude Perrault et Louis Le Vau en 1667-1668, qui comportent de grandes quantités de tirants et d’agrafes en fer. Ces éléments ont pour objet de composer une armature métallique, afin de rendre plus élancés les colonnes et les linteaux en maçonnerie. On retrouve une application identique des éléments en fer dans la construction du Panthéon vers la fin du 18eme siècle. La naissance de la construction métallique est le résultat des progrès de la métallurgie aux 17 ème et 18 ème siècles, combinés avec l’intérêt des ingénieurs de l’époque pour profiter des possibilités offertes par le fer et la fonte. Avant l’apparition des charpentes en fer et des colonnes en fonte, les matériaux métalliques étaient déjà utilisés abondamment dans certaines constructions. En France, ce fut entre autre le cas de la Colonnade du Louvre de Claude Perrault et Louis Le Vau en 1667-1668, qui comportent de grandes quantités de tirants et d’agrafes en fer. Ces éléments ont pour objet de composer une armature métallique, afin de rendre plus élancés les colonnes et les linteaux en maçonnerie. On retrouve une application identique des éléments en fer dans la construction du Panthéon vers la fin du 18eme siècle. Le début du 19eme siècle: Alors que les charpentes en fer se développent rapidement en Grande-Bretagne dès les premières années du 19 ème siècle, les ingénieurs français et l’administration de l’Empire sont beaucoup plus réticents. Malgré quelques réalisations majeures, comme le pont d’Austerlitz en 1806 ou la Halle aux blés en 1808, la construction métallique ne connaît pas encore une croissance notable : Rejet probable des innovations venant d’Angleterre, ennemi déclaré, mais aussi conviction que la France, riche en carrières de pierre n’a pas besoin pour la construction de ses ouvrages d’exploiter les possibilités du fer. Il faut attendre la restauration et les années 1820 pour que la situation évolue. Dès lors, les ingénieurs français se rendent compte de l’avance technique prise par les anglais et la France va également voir la construction de nombreux ouvrages en fer, en particulier des ponts suspendus. Entre 1830 et 1850, ce sont près de 400 ponts suspendus qui seront ainsi construits partout en France. Toutefois quelques accidents survenus après la mise en service vont marquer un coup d’arrêt pour cette technique, à laquelle les ingénieurs vont très rapidement préférés les ponts à poutres.  Après 1850:  Avec l’essor industriel et la construction des réseaux de chemin de fer dans toute l’Europe, mais également sur les autres continents, le fer devient rapidement le matériau des charpentes élancées, destinées à des grandes portées. Il reste aujourd’hui de cette époque des ouvrages remarquables, au premier rang desquels la Tour Eiffel, le viaduc de Garabit, mais aussi bien d’autres ouvrages comme les Halles de Baltard, le Pont d’Arcole à Paris,etc.  Toutefois, à partir de 1878, la mise au point des procédés Bessemer et Martin et Thomas conduit à la fabrication d’un nouveau matériau, plus résistant mais aussi plus ductile que le fer et la fonte: l’acier. C’est la naissance de la sidérurgie moderne, et ce matériau va se substituer au fer pour la construction des ouvrages de construction métallique.  Le viaduc de Garabit  Si la Tour Eiffel, inaugurée en 1889, est en fer puddlé, moins de10 ans plus tard, entre 1897 et 1902, la construction du Viaduc du Viaur dans le Tarn est réalisée entièrement en acier. Au demeurant le règlement de construction des ouvrages d’art de 1891 a consacré l’acier comme matériau privilégié pour les ponts.  Avec la mise au point des premiers procédés de soudage, vers 1910, apparaissent les méthodes modernes d’assemblage des charpentes et les premières constructions industrielles soudées à l’arc. Le viaduc de Garabit Le viaduc de Garabit 1-Atouts de la construction à ossature métallique: Matériau performant, l'acier propose un large éventail de produits qui peuvent prendre part à plusieurs parties d'ouvrages au sein d'une construction. A partir d'éléments industrialisés ou fabriqués en atelier, la construction métallique se caractérise tout d'abord par un système poteaux poutres offrant de nombreux avantages. -Les poutres treillis soudées allient grande portée, rigidité, solidité, esthétique et rapidité de montage. - compatibilité avec tout support (PRS, treillis, béton, lamellé- collé...) Installation de chantier réduite : diminution des coûts Appuis ponctuels : liberté d'aménagement, allégement de la structure, fondations ponctuelles Rapidité de montage : réduction des frais sur la durée de chantier Aspect environnemental : gestion des déchets de chantier, modularité et redistribution des locaux, démolition - déconstruction Chantier pour structure métallique Assemblage des éléments en acier Silhouette d’une structure métallique 2-Fonction essentielle et composition de la structure: a-Assurer la stabilité C'est la première fonction de la structure d'un bâtiment. Pour cela, il faut définir et inventorier les charges à reprendre, adopter les grandes options structurelles (schéma statique, gamme de sections, mode d'assemblage) puis évaluer le dimensionnement des pièces de cette structure en fonction des caractéristiques du matériau employé et des déformations admissibles. En outre, la structure doit aussi permettre de répondre aux contraintes climatiques (neige et vent), conserver sa stabilité en cas d'incendie et assurer la capacité de fonctionnement du bâtiment en rapport avec sa destination. La conception de l'ossature porteuse est une étape importante de l'élaboration d'un projet. Par une prise en compte pertinente de ses propriétés caractéristiques, le matériau choisi oriente les modes constructifs et conditionne la conception. Dans le cas de l'acier, la structure d'un bâtiment est constituée à partir d'éléments linéaires (poteaux, poutres) ou surfaciques (planchers) associés par des liaisons. Ils forment ainsi deux ensembles distincts : l'ossature et les planchers. b- L'ossature : le squelette du bâtiment  Élément de base de toute construction métallique, elle est essentiellement composée de barres d'acier laminées et profilées. Son premier rôle est d'assurer la solidité de l'ouvrage en transmettant les charges permanentes, variables et accidentelles vers le sol des fondations ou les infrastructures. Ces charges peuvent être verticales comme le poids propre du bâtiment et les charges d'exploitation. Liées au vent et à la neige, elles ont alors des composantes horizontales et verticales. c-Les planchers : plans horizontaux rigides  Ils participent pleinement au bon comportement de l'ouvrage et aux reprises de charges. En effet, ils sont conçus pour supporter : - les charges verticales, issues du poids propre du bâtiment et des charges d'exploitation, - les charges horizontales liées aux conditions de vent. d-La stabilité :  La stabilité globale du bâtiment est obtenue avec la mise en place complémentaire de dispositifs de contreventement adaptés et la participation des différents éléments composant la structure 3-Propriétès mécaniques de la structure métallique: Rappels des types de sollicitations: Les éléments de l'ossature assurent la reprise de l'ensemble des charges qui agissent sur la construction. Pour chaque élément constitutif, on procède à l'analyse de l'effort (nature et intensité) qu'il doit supporter, depuis le haut vers le bas de la construction. Il existe quatre sollicitations de base auxquelles un solide peut être soumis. a- Effort normal: L'effort normal regroupe les efforts de traction et de compression et désigne une sollicitation pour laquelle les forces extérieures appliquées au solide sont deux à deux égales et opposées. La direction de ces efforts est la fibre moyenne des éléments, droite symbolique passant par le uploads/Ingenierie_Lourd/ acier-en-construction.pdf