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CENTRE NATIONAL DE RECHERCHE APPLIQUEE EN GENIE PARASISMIQUE -CGS- Conception e

CENTRE NATIONAL DE RECHERCHE APPLIQUEE EN GENIE PARASISMIQUE -CGS- Conception et calcul des structures en profilés d’acier formés à froid Préparé et Présenté Par : Melle. Hiba MEDDAH (Attachée de recherche – CGS) 28 /10/ 2015 1 2PROGRAMME Généralités Principe de calcul et de vérification Exemple de calcul GÉNÉRALITÉS 3 4Qu’est ce qu’un profilé formé à froid ? Machine programmable à conception précise pour coupe et perforation automatisée à partir des plans d’Engineering. 5Qu’est ce qu’un profilé formé à froid ? Profilés étroits Profilés larges 6Qu’est ce qu’un profilé formé à froid ? Formes géométriques standardisées 7Qu’est ce qu’un profilé formé à froid ? Désignation des sections Hauteur de la section -Toutes les hauteurs des sections sont prises à 1/100 inches -Exemple 600 x 1/100= 6" in (152.4 mm) Largeur de la semelle -Toutes les largeurs des sections sont prises à 1/100 inches -Exemple 162.5 x 1/100 =13/8 in (41.275 mm) 600 S 162 - 54 Style Exemple S = Montant ou solives (Stud or Joist) T = Traverse (Track) U = section en U (channel) F =section en U raidie (Furring channel) Epaisseur du matériel en (miles) 1mil = 1/1000 inch Exemple : 54 mils = 0.054 in 8Qu’est ce qu’un profilé formé à froid ? Exemples de sections Track Joist stud 9Influence du profilage à froid sur les propriétés mécanique de l’acier Courbe contrainte déformation de l’acier •Courbe A : représente la courbe contrainte-déformation du matériau vierge ; •Courbe B : est due au déchargement dans la gamme de déformation après écrouissage (strain hardening) ; •Courbe C : représente le rechargement immédiat ; •Courbe D : représente la courbe contrainte-déformation du rechargement après le vieillissement de contrainte. 10Les assemblages Soudure (Welds) Boulons (Bolts) Vis (Screws) -épaisseur de la tôle ˃4.75 mm -pas de limitations -un moyen rapide et efficace -épaisseur de la tôle ≤4.75 mm -La galvanisation et la peinture ne sont pas normalement enlevées avant la soudure 11 Panneau de plancher Panneau de mur Composantes d’une structure en PAF 12 Panneau de plancher Composantes d’une structure en PAF Ils sont composés essentiellement par des solives attachées dans les deux extrémités aux montants Plancher en PAF 13 Panneau de mur Composantes d’une structure en PAF Type de bois utilisés dans les contreventements : - panneaux de lamelles orientées (« OSB » Oriented Strand Board), - le contreplaqué multiple (plywood) Tôle nervurée pour le panneaux de contreventement constitué par des montants (studs) posés verticalement pour supporter les charges, et attachés aux traverses (track) une supérieure et l’autre inférieure, contreventé par un sheetting 14Composantes d’une structure en PAF Le système structural peut être fait seulement par des éléments en acier formé à froid ou d'un système hybride avec un squelette en acier laminé à chaud conventionnel et des panneaux de remplissage faits d'acier formé à froid. Les deux systèmes peuvent être bâti sur des fondations traditionnelle en béton armé. Ce système de construction peut être employé pour des différent type de bâtiments tels que les logements, les hôtels, et les bâtiments à usage administratif ou industriels. 15Etapes de réalisation Profilage de la tôle galvanisée Assemblage dans l’atelier Montage sur chantier La finition 1 2 3 4 16Codes de calcul La première édition des spécifications des acier formé à froid a été éditée par l'institut américain de sidérurgique (AISI) en 1946. basé uniquement sur la méthode de calcul par la contrainte admissible (ASD). En 1991, AISI a édité la première édition des spécifications basé sur la méthode de calcul aux états limite (LRFD) . Ces deux éditions (ASD et LRFD) ont été combinées dans un seul code de spécification en 1996. Après le succès d'utilisation de l'édition 2001 pendant six ans, elle a été révisée et développé en 2007. Autres normes : • L'Australie/Nouvelle Zélande AS/NZS standard 4600 ; • La norme Britannique BS 5950-Part 5 ; • La norme Canadienne CAN/CSA S136 ; • Eurocode 3; partie 1-3. 17Codes de calcul PRINCIPE DE CALCUL ET DE VÉRIFICATION 18 19Méthodes de calcul utilisées 1- La Méthode ASD (Allowable stress design) R≤ Ra =Rn/Ω Ra :effort admissible Rn résistance nominale Ω facteur de sécurité correspondant à Rn Facteur de sécurité Ω Eléments tendus 1.67 Eléments comprimés 1.80 Raidisseurs 1.80 Eléments fléchis 1.67 Résistance au cisaillement de l’âme 1.60 Poinçonnement de l’âme 1.65 à 2.25 Connections boulonnées 2.00 à 2.52 Connections soudées 1.70 à 3.05 20Méthodes de calcul utilisées 2- La méthode LRFD (Load Resistance Factor Design) Ru ≤ Φ. Rn Ru :effort ultime Rn :résistance nominale Φ :facteur de sécurité Facteur de sécurité Ø Eléments tendus 0.95 Eléments comprimés 0.85 Raidisseurs 0.85 à 0.90 Eléments fléchis 0.90 à 0.95 Résistance au cisaillement de l’âme 0.95 Poinçonnement de l’âme 0.65 à 0.90 Connections boulonnées 0.55 à 0.75 Connections soudées 0.50 à 0.90 21Principes de vérification 1. Traction simple ASD : P ≤ Pn / Ωc LRFD : P ≤ Pn x ϕc 2. Compression simple ASD : P ≤ Pn / Ωc LRFD : P ≤ Pn x ϕc 3. Flexion simple ASD : M ≤ Mn / Ωb LRFD : M ≤ Mn x ϕb 4. Cisaillement ASD : V ≤ Vn / Ωv LRFD : V ≤ Vn x ϕv 5. Voilement de l’âme ASD : P ≤ Pn / Ωw LRFD : P ≤ Pn x ϕw 22Principes de vérification 6. Effort tranchant et moment fléchissant combinés ASD LRFD 23Principes de vérification 7. Moment fléchissant et charge axiale de compression (interaction) ASD LRFD 24Principes de vérification 8. Moment fléchissant et voilement de l’âme combiné ASD LRFD 25Principes de vérification 9. Vérification de la flèche Fmax ≤ Fadm La flèche admissible Due à la charge d’exploitation Due à la charge totale Solives du plancher L/480 L/360 Solives terrasse L/360 L/240 Linteau (header) L/360 L/240 montant du panneau L/240 - 26Récapitulation des différentes vérifications des éléments Flexion Cisaillement Voilement d’âme Flexion avec cisaillement Flexion avec voilement compression Flexion avec Charge axiale La flèche Solives du plancher courant √ √√ √√ √√ √ Solives terrasse √ √√ √√ √√ √√ √√ √ Linteau (header)√ √√ √√ √√ √√ √ Traverse (track) √ √√ √√ √√ √ Montant (stud )√ √√ √√ √√ √√ √√ √ 27Résistance au cisaillement des panneaux de contreventement Résistance nominale au cisaillement selon AISI S213 (en kN/m) des SWP Pour un dimensionnement sous vent Désignation de type de la plaque de contreventement Ratio maximum (h/w) Espacement des vis sur le périmètre du panneau (mm) 152.4 101.6 76.20 50.80 Contre plaqué multiple ép.=11,9mm (15/32") sur une face 2 : 1 16.61 -- -- -- Panneaux de lamelles orientées (OSB Oriented Strand Board) ép.=11,1mm sur une face 2 : 1 13.28 20.57 25.32 27.87 Panneaux de lamelles orientées (OSB Oriented Strand Board) ép.=11,1mm sur une face perpendiculaire aux montants 2 : 1 14.88 -- -- -- Panneaux de lamelles orientées (OSB Oriented Strand Board) ép.=11,1mm sur une face 2 : 1 -- 14.96 20.79 26.63 Tôle ondulée ép.=0.457mm sur une face 2 : 1 7.08 -- -- -- Tôle ondulée ép=0.686mm sur une face 4 : 1 -- 14.59 15.83 17.07 28Résistance au cisaillement des panneaux de contreventement Résistance nominale au cisaillement selon AISI S213 (en kN/m) des SWP Pour un dimensionnement sous séisme Désignation de la plaque de contreventement Ratio max (h/w) Espacement des vis sur le périmètre du panneau (mm) Epaisseurs des montants intermédiaires (mm) Vis N° # 152.4 (8 in) 101.6 (6 in) 76.20 (4 in) 50.80 (2 in) Contre plaqué multiple ép.=11,9mm (15/32") sur une face 2:1 11.38 14.45 -- -- 0.838 ou 1.092 (33 ou 43 mil in) 8 2:1 12.99 19.41 25.90 31.96 1.092 ou 1.372 (43 ou 54 mil in) 8 1.727 (68 mil in) 10 Panneaux de lamelles orientées (OSB) ép.=11,1mm sur une face 2:1 10.21 13.35 -- -- 0.838 (33 mil in) 8 2:1 12.04 18.02 22.54 30.06 1.092 ou 1.372 (43 ou 54 mil in) 8 2:1 13.72 20.57 25.68 34.29 1.372 (54 mil in) 8 2:1 17.98 26.97 33.71 44.94 1.727 (68 mil in) 10 Tôle nervurée ép.=0.457mm sur une face (18mil-in) 2:1 5.69 -- -- -- 0.838 (33 mil in) 8 Tôle nervurée ép.=0.686mm sur une face (27 mil-in) 4:1 -- 14.59 15.83 17.07 0.838 (33 mil in) 8 EXEMPLE DE CALCUL 29 30Description de la structure -Usage d’habitation (R+4) -Wilaya de Setif (zone sismique IIa) -Murs de contreventement SWP -Hauteur d’étage : 3.09 m -Hauteur totale : 15.45 m -Largueur : 12.25 m -Longueur : 23.75 m Vue en élévation La coupe Vue en plan-étage courant 31Description de la structure a) Bâtiment en phase de construction b) Bâtiment fini Vue globale du bâtiment 32Description de la structure Codes et références • UBC1997 • RPA99v2003 • 2001 AISI W/2004 • AISI ASD-ninth edition 1989 • Steel stud manufacturer’s association catalog • Cold formed steel framed wood panel or steel sheated Shear wall assemblies Logiciels et utilitaires de calculs • AISI-WIN Caractéristiques des matériaux utilisés • Acier Formé à Froid : Epaisseur ≤ 1.372 mm Fy = 228 MPa Epaisseur > 1.372 mm Fy = 344 Mpa • Béton : uploads/Ingenierie_Lourd/ conception-et-calcul-des-paf.pdf