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Notes de cours : Construction Métallique Cycle Ingénieur: GM El Haouzi Ahmed En

Notes de cours : Construction Métallique Cycle Ingénieur: GM El Haouzi Ahmed Enseignant chercheur à l’ENSAM de Casablanca, Maroc elhaouzi4@gmail.com Année Universitaire : 2021/2022 Construction Métallique Sommaire CHAPITRE 1 : INTRODUCTION GÉNÉRALE ET CLASSIFICATION DES SECTIONS TRANSVERSALES SELON EUROCODES 3 CHAPITRE 2 :DIMENSIONNEMENT VIS-À-VIS DES PHENOMENES D’INSTABILITE ELASTIQUE CHAPITRE 3 : RÉSISTANCE DES SECTIONS TRANSVERSALES CHAPITRE 4 : RÈGLES GÉNÉRALES DE CONCEPTION DE BÂTIMENTS À GRANDES PORTÉES CHAPITRE 5 : ETUDE DE VENT 2 Année Universitaire : 2021/2022 CHAPITRE 1 : INTRODUCTION GÉNÉRALE ET CLASSIFICATION DES SECTIONS TRANSVERSALES SELON EUROCODES 3 Année Universitaire : 2021/2022 3 4 1- DOMAINES D’UTILISATION • Bâtiments industriels : bâtiments de grandes hauteurs et portées (avec ou sans ponts roulants) 5 DOMAINES D’UTILISATION • Couvertures des bâtiments de grandes portées : constructions sportives, marchés, hangars, ateliers d’aviation, grandes surfaces … 6 DOMAINES D’UTILISATION • Ponts et passerelles : à poutre, en arc, suspendu, à haubans … 7 DOMAINES D’UTILISATION • Les tours et les mâts : pylônes des lignes électriques, de télécommunication … 8 DOMAINES D’UTILISATION • Les constructions métalliques en tôle : réservoirs, silos, châteaux d’eau…… … 9 2- PRINCIPAUX AVANTAGES DES CONSTRUCTIONS EN ACIER La légèreté : Les constructions en acier sont, en général, plus légères que celles en béton armé ou précontraint, en bois, en pierre …. Elle peut être caractérisée par le rapport entre le poids volumique et la résistance (appelé rendement). La solidité : Grâce à l’homogénéité des matériaux utilisés en construction métallique. La résistance mécanique : Grande résistance à la traction . Bonne tenue aux séismes (ductilité). 10 L’industrialisation : La préparation et la mise en forme des éléments de structures en acier se font en atelier. Ces éléments arrivent sur le chantier prêts à être montés et assemblés. Cela nécessite des techniques et des équipements modernes. L’imperméabilité : L’acier se caractérise par son imperméabilité (fluides : liquide + gaz). Les possibilités architecturales: Beaucoup plus étendues qu’en béton. Les modifications: Aisément réalisables . 2- PRINCIPAUX AVANTAGES DES CONSTRUCTIONS EN ACIER 11 3- QUELQUES INCONVÉNIENTS DES CONSTRUCTIONS EN ACIER  La corrosion : L’acier tend à s’oxyder et à se corroder lorsqu’il est soumis à des atmosphères humides, à des agressions chimiques, à la condensation, qu’il est en contact avec l’eau ou les sols. La protection contre la corrosion peut se faire par : l’ajout d’additifs à l’acier. Le revêtement périodique de la surface d’acier (galvanisation, métallisation au pistolet, électozinguage …) avec peinture ou vernis .  Mauvaise tenue au feu : Le module d’élasticité de l’acier commence à diminuer à partir de la température T=200°C. L’acier perd sa capacité portante et passe à l’état plastique à partir de la température T=600°C.  Susceptibilité aux phénomènes d’instabilité élastique : En raison de la minceur des profils. 12 4- LE MATÉRIAU ACIER L’acier est un matériau issu de la réduction du minerai de fer ou du recyclage de ferrailles. Les aciers de construction sont constitués essentiellement de fer. Ils contiennent en général de 0,1 à 1% de carbone +des additions variables (manganèse, silicium, molybdène, chrome, nickel, titane, tungstène...). Les aciers de construction peuvent être laminés, étirés ou tréfilés. 13 5- CLASSIFICATION DES PRODUITS SIDÉRURGIQUES Les produits en acier peuvent être classés en 2 grandes catégories : • Les produits longs qui sont obtenus par laminage à chaud, étirage ou tréfilage (poutrelles, câbles, fils, ronds à béton...) • Les produits plats qui subissent en général un laminage à froid supplémentaire, à l’exception des tôles de forte épaisseur (tôles, bardages, profils minces, profils creux...). 14 CLASSIFICATION DES PRODUITS SIDÉRURGIQUES 5-1-1- Les laminés marchands : on distingue : 5-1 : Les produits longs a) Les ronds pleins b) Les carrés pleins c) Les hexagones pleins d) Les plats e) Les cornières (L) à ailes égales f) Les cornières (L) à ailes inégales g) Les fers en T h) Les petits U 5- CLASSIFICATION DES PRODUITS SIDÉRURGIQUES 15 Elles peuvent avoir différentes sections, en I, en U, ou en H. Les longueurs maximales varient de 18 à 33m suivant le profilé. Les poutrelles en I sont de deux sortes : - IPN : poutrelles en I normales. Les ailes sont d’épaisseur variable , ceci entraîne des petites difficultés pour les attaches. - IPE : poutrelles en I européennes. Les ailes présentent des bords parallèles. 5-1 : Les produits longs 5-1-2- Les poutrelles laminées: 5- CLASSIFICATION DES PRODUITS SIDÉRURGIQUES 16 IPN : poutrelles en I normales 5- CLASSIFICATION DES PRODUITS SIDÉRURGIQUES 17 IPE : poutrelles en I européennes 5- CLASSIFICATION DES PRODUITS SIDÉRURGIQUES 18 IPE : poutrelles en I européennes 5- CLASSIFICATION DES PRODUITS SIDÉRURGIQUES 19 Les poutrelles en U souvent utilisées comme éléments secondaires. On distingue : – UPN : les faces internes des ailes sont inclinées. – UPE : l’épaisseur des ailes est constante. 5-1-2- Les poutrelles laminées: 5-1 : Les produits longs 5- CLASSIFICATION DES PRODUITS SIDÉRURGIQUES 20 UPE UPN 5- CLASSIFICATION DES PRODUITS SIDÉRURGIQUES 21 Les poutrelles en HE se décomposent en trois séries suivant l’épaisseur relative de leur âme et de leurs ailes – HEA – HEB – HEM 5-1 : Les produits longs 5-1-2- Les poutrelles laminées: 5- CLASSIFICATION DES PRODUITS SIDÉRURGIQUES 22 5-2-1- Les tôles et les larges plats : 5-2- Les produits Plats Les tôles sont fabriquées sous forme de bobines. Elles sont livrées en largeurs standards ou à la demande, mais les largeurs sont en général limitées à 1800 mm. L’épaisseur ne dépasse pas 16 à 20mm pour les tôles laminées à chaud et 3 mm pour les tôles laminées à froid. Celles-ci peuvent être mises en forme par profilage, pliage ou emboutissage. 5- CLASSIFICATION DES PRODUITS SIDÉRURGIQUES 23 Profilage Pliage Emboutissage 24 5-2-2- Les profils creux : Les tubes de constructions ont appelés «profils creux».Ils sont fabriqués en continu à partir de tôles minces dans le sens de leur longueur. 5-2- Les produits Plats 5- CLASSIFICATION DES PRODUITS SIDÉRURGIQUES 25 5-2-3- Les plaques : On parle de plaques lorsque l’épaisseur dépasse 20 mm. On peut obtenir des plaques jusqu’à 400 mm d’épaisseur et 5200 mm de largeur. Les plaques sont principalement utilisées pour les ouvrages d’art. Leur assemblage par soudure peut être complexe. Il existe aussi des plaques à épaisseur variable pour les ouvrages d’art. 5-2- Les produits Plats 5- CLASSIFICATION DES PRODUITS SIDÉRURGIQUES 2 6 6- CLASSIFICATION DES SECTIONS TRANSVERSALES Jusqu'en 1993, le calcul des constructions métalliques était régit par: • Les règles CM66 pour les bâtiments en acier; •L'additif 80 qui a introduit les notions de plasticité et d'état limite. • Depuis 1993, un code unique l'Eurocode 3 (réglementation européenne) est rentré en vigueur. En 1996 l'Eurocode 3 (l'EC3) est devenu une norme européenne homologuée . 2 7 6- CLASSIFICATION DES SECTIONS TRANSVERSALES L'origine des axes est le centre de gravité de la section. L'axe des y est l'axe de plus forte inertie. L'axe des z est l'axe de plus faible inertie. L'axe des x est l'axe longitudinal. 2 8 6- CLASSIFICATION DES SECTIONS TRANSVERSALES Les sections de profilés laminés ou soudés peuvent être considérés comme un assemblage de parois distinctes. Des parois ‹‹ internes ›› Des parois ‹‹ en console ›› 2 9 6- CLASSIFICATION DES SECTIONS TRANSVERSALES L’EC 3 a instauré une classification des sections transversales en fonction de plusieurs critères : - Elancement des parois - Distribution des contraintes de compression dans la paroi - Résistance de calcul à la flexion - Capacité de rotation plastique Quatre classes de section ont été définies, allant de la classe 1 (la plus performante) à la classe 4 (la plus fragile) Le rôle de la classification des sections transversales est d'identifier dans quelle mesure leur résistance et leur capacité de rotation sont limitées par l'apparition du voilement local. 30 3 1 6- CLASSIFICATION DES SECTIONS TRANSVERSALES Les diverses parois comprimées d'une section transversale (âme ou semelle) peuvent, en général, être de classes différentes. La classe d'une section transversale est définie par la classe la plus élevée (la plus défavorable) de ses parois comprimées. Le fait de déterminer la classe d’une section permet de choisir la méthode de calcul (analyse plastique ou élastique). La classification peut être établie en fonction des élancements limites des parois. Les tableaux qui suivent définissent les classes 1, 2 et 3. Les parois présentant un élancement supérieur à l’élancement limite de la classe 3 sont naturellement de classe 4. Remarques 32 6- CLASSIFICATION DES SECTIONS TRANSVERSALES 33 34 6- CLASSIFICATION DES SECTIONS TRANSVERSALES 35 36 6- CLASSIFICATION DES SECTIONS TRANSVERSALES 37 38 6- CLASSIFICATION DES SECTIONS TRANSVERSALES 39 6- CLASSIFICATION DES SECTIONS TRANSVERSALES 40 6- CARACTÉRISTIQUES DES SECTIONS TRANSVERSALES L’approche de l’EC 3 consiste : à déterminer une section dite efficace avec des caractéristiques réduites par rapport à la section réelle ou brute ; à appliquer ensuite à cette section efficace, les critères de dimensionnement valables pour les sections de classe 3. La section efficace est obtenue en calculant la largeur efficace de chaque paroi constituant la section brute. 6-1: Caractéristiques de la section efficace des sections transversales de classe 4 41 6- CARACTÉRISTIQUES DES SECTIONS TRANSVERSALES 1) calcul de uploads/Ingenierie_Lourd/ chapitre-1 5 .pdf