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CHAPITRE I INTRODUCTION GÉNÉRALE Présenter par: BENSALAH Mohamed Draidi Email:

CHAPITRE I INTRODUCTION GÉNÉRALE Présenter par: BENSALAH Mohamed Draidi Email: m.bensalah@ensh.dz Année 2018/2019 Cours de construction Métallique DOMAINES D’UTILISATION  Bâtiments industriels : bâtiments de grandes hauteurs et portées (avec ou sans ponts roulants). Couvertures des bâtiments de grandes portées : constructions sportives, marchés, hangars, ateliers d’aviation, grandes surfaces … DOMAINES D’UTILISATION  Ossatures des bâtiments à plusieurs étages. DOMAINES D’UTILISATION  Ponts et passerelles : à poutre, en arc, suspendu, à haubans … DOMAINES D’UTILISATION  Les tours et les mâts : pylônes des lignes électriques, de télécommunication … DOMAINES D’UTILISATION  Les constructions métalliques en tôle: réservoirs, silos, pipelines … DOMAINES D’UTILISATION  Les mécanismes mobiles : les grues … DOMAINES D’UTILISATION  Autres structures … INTRODUCTION Jusqu’à 1993, la conception et le calcul des constructions métalliques étaient régis par différentes réglementations :  Les règles de calcul des constructions en acier, dites règles CM 66.  Le titre V du fascicule 61 du cahier des prescriptions communes.  Les normes NF.  L’additif 80. Depuis 1993, une nouvelle réglementation européenne est entrée en vigueur et impose, en remplacement de ces divers et précédents textes, un code unique : l’Eurocode 3. INTRODUCTION Avantages de la construction métallique :  Résistance mécanique : - Résistance élevée à la traction permettant des portées et hauteurs importantes ; - Possibilité d’adaptation plastique pour une plus grande sécurité ;  Industrialisation totale : préfabrication d’un bâtiment en atelier et montage sur chantier ;  Transport aisé grâce au poids peu élevé ;  Possibilité de modification et de recyclage d’un bâtiment. Inconvénients :  ¾ Prix élevé (concurrentiel avec le béton armé pour les grandes portées) ;  ¾ Mauvaise tenue au feu ce qui implique des mesures de protection onéreuses ;  ¾ Entretien régulier du à la corrosion du métal. INTRODUCTION Les procédés d’élaboration de l’acier : LE MATERIAU ACIER L’acier : L’acier est essentiellement une combinaison de fer et de carbone. On ne le retrouve pas à l’état naturel ; il résulte d’une transformation de matière première tirée du sol. Les conditions matérielles de cette transformation entraîne dans sa composition la présence, en très faibles proportions, d’autres éléments (phosphore, souffre) considérés comme impuretés. Suivant la qualité de l’acier que l’on veut obtenir, il est possible d’abaisser le pourcentage de ces impuretés au cours de l’élaboration. Mais l’acier peut également contenir d’autres éléments (Silicium, Manganèse, Chrome, Nikel, Tungstène…) introduits volontairement en vue de modifier sa composition chimique et par suite ses caractéristiques physiques et mécaniques. Les éléments additionnés permettent d’obtenir des qualités différentes classées sous forme de « nuance ». INTRODUCTION Les procédés d’élaboration de l’acier :  Des matières premières à l’acier liquide Les matières essentielles entrant dans la composition de l’acier sont les minerais de fer, le coke (carbone presque pur doté d’une structure poreuse et résistante à l’écrasement, utilisé ici en tant que réducteur) et la ferraille.  De l’acier liquide au demi-produits A la fin de l’opération d’élaboration de l’acier, par quelque procédé que ce soit, les scories sont déversées dans une cuve et l’acier est recueilli à l’état liquide dans une poche garnie de réfractaire. A partir de ce stade, la mise en forme en vue du laminage final peut se faire suivant deux schémas différents : la coulée continue et la coulée en lingots. PHASES PRINCIPALES DU LAMINAGE À CHAUD INTRODUCTION  Les demi-produits (Bloom, Billette et Brame) Coulée continue : acier liquide coulé dans une lingotière de forme souhaitée (carrée, rectangulaire ou ronde selon ce que l’on veut fabriquer), puis refroidissement violent à l’eau. On obtient des demi-produits qui vont porter différents noms : _ « Brames », pour les produits plats « Blooms » et « Billettes », pour les produits longs de forme carrée Pour les formes carrées, ces produits prennent les noms de bloom ou billette suivant que la dimension est plus grande ou plus petite que 120 mm ; le nom de brame pour les formes rectangulaires d’épaisseur supérieure à 50 mm. INTRODUCTION  Des demi-produits aux produits sidérurgiques Les formes des produits sidérurgiques finis laminés à chaud sont classées suivant deux familles : - Les produits plats : plaque (épaisse), tôle (mince), feuille ou bobine; - Les produit longs, comprennent les profils de petites sections : rond, carré, rectangle, trapèze, T, L, U, tube (sans soudure) ; les profils lourds : poutrelle (I,H), palplanche, rail, fil machine.. Leurs dimensions et caractéristiques sont normalisées et répertoriées sur catalogues. Le laminage à chaud INTRODUCTION INTRODUCTION PRINCIPAUX PRODUITS UTILISES COMME ELEMENTS DE STRUCTURE Produits laminés à chaud : Gamme de profils laminés courants INTRODUCTION Produits formés à froid : Produits longs formés à froid Exemples de sections transversales Produits plats formés à froid INTRODUCTION Produits dérivés des profils laminés et profils reconstitués soudés Produits dérivés Profils reconstitués soudés INTRODUCTION INTRODUCTION STRUCTURE À TOITURE EN TREILLIS : INTRODUCTION LES COMPOSANTS DE LA STRUCTURE METALLIQUE Une construction métallique comporte : Les poteaux verticaux : destinés à supporter les différentes pièces de l’édifice ; Les poutres : généralement horizontales, réunissant les poteaux entre eux et supportant les planchers et les combles ; Les pans de fer :qui sont constitués par des pièces de fer assemblées, dont les intervalles sont garnis de briques et de maçonnerie ; Les planchers : qui divisent un édifice en étages ; Les combles : qui supportent la couverture. L’ensemble du comble et de la couverture constitue la toiture ou le toit du bâtiment ; Les escaliers : destinés à accéder aux différents étages. INTRODUCTION Les principaux Propriétés du matériau « Acier » sont :  Élasticité  Résistance  Ductilité INTRODUCTION De manière générale, dans une construction métallique la structure est en acier, alors que la vêture et le vêtage sont en aluminium. Définition: Acier = Fer avec 1.8 % du carbone (au maximum) L’acier est un alliage à base de fer additionné d’un faible pourcentage de carbone (de 0,050% à environ 2,10% en masse) et d’autres éléments en faible quantité (des impuretés et des introductions volontaires, comme le Silicium ou le Nickel, ajustables en fonction du résultat recherché). Acier = Fer + Carbone + Autres éléments INTRODUCTION La teneur en Ca est importante % Ca < 0,050 => alliage malléable, on parle de FER. % Ca > 2,10 => structure fragilisée, on parle de FONTE. 0,050 ≤ % Ca ≤ 2,10 => plus le pourcentage en Ca augmente, plus la résistance mécanique et la dureté de l’alliage augmentent Concernant la soudabilité de l’acier, il est à noter que cette dernière augmente avec la baisse du pourcentage en Ca. Il faut donc trouver le juste milieu. INTRODUCTION DESIGNATION SYMBOLIQUE DES ACIERS : NUANCE QUALITE SYMBOLES PRINCIPAUX SYMBOLES ADDITIONNELS Lettre Caractéristiques mécaniques Exemple : S 235 JR Symboles principaux Symbole Désignation G Acier moulé S Aciers de construction E Aciers de construction mécanique B Aciers à béton Y Aciers pour béton précontraint Ces symboles sont suivis de la valeur de la limite d’élasticité ou de la résistance minimale à la traction en Mpa. INTRODUCTION DESIGNATION SYMBOLIQUE DES ACIERS : Symboles Additionnels pour l’acier Energie de rupture (J) Température d’essai (°C) 27 40 50 JR KR LR 20 J0 K0 L0 0 J2 K2 L2 -20 J3 K3 L3 -30 J4 K4 L4 -40 J5 K5 L5 -50 J6 K6 L6 -60 INTRODUCTION LES NUANCES ET LES QUALITÉS D’ACIER : La nuance Est définie à partir de la valeur de l’une de ses caractéristiques mécaniques de base : la limite d’élasticité. Ex : aciers doux de nuance S 235 S = indique acier pour utilisations structurelles 235 = valeur minimale de la limite d’élasticité en N/mm2 (ou MPa) Le choix de cette nuance se fait en fonction de la conception des assemblages et des conditions de service du bâtiment. INTRODUCTION La qualité d’un acier de construction est désignée en fonction de la soudure et des valeurs de résilience et caractéristiques physiques prescrites. Ex : S 355 J0 G3 ou S 355 ML - J et K expriment les valeurs de résilience respectivement de 27 joules et 40 joules. - L, M, N et W expriment certaines caractéristiques physiques : L = aciers pour basses températures M = laminage thermomécanique N = laminage normalisant W = acier patinable - la lettre et le numéro suivants indiquent la température à laquelle a été effectué le test de résilience : R = température de +23°C (± 5°C) 0 = température 0°C 2 = température de -20°C G3 et G4 = état de fourniture à discrétion du producteur. LES CRACTERISTIQUES DU METAL -HAUTE RESISTANCE. -STABILITE DES PROPRIETES MECANIQUES. -DUCTILITE. -PREFABRICATION -MODIFICATIONS ULTERIEURES. -STRUCTURES DEMANTABLES -ECONOMIQUE. -RESISTANCE AU FEU. -GRANDES PORTEES. -ESTHETIQUE. 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.  La solidité: Grâce à l’homogénéité des matériaux utilisés en construction uploads/Ingenierie_Lourd/ chapitre-i-le-materiau-acier-2019.pdf