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international.scholarvox.com:RUSTA:959777838:88807037:154.234.139.162:1560713343 Surcharges d’exploitation Les surcharges dites d’exploitation ou d’utilisation sont évaluées en fonction : – du poids des personnes ; – du poids du mobilier et des cloisonnements spécifiques ; – des véhicules et de leur mouvement (dans le cas de parkings en super- structure, des ponts...). Ces charges ou ces surcharges produisent des forces qui se traduisent en actions sur la structure. Elles peuvent être concentrées ou uniformément réparties. Les valeurs des charges à prendre en compte sont déterminées à partir de l’Eurocode 1 (EN 1991-1-1), en remplacement de la norme NF P 06- 001. Surcharges d’exploitation uniformes Logements 150 daN/m2 Bureaux 250 daN/m2 Bâtiments scolaires (salles de classe) 250 daN/m2 Bâtiments hospitaliers et dispensaires (chambres) 150 daN/m2 Bâtiments à usage sportif 500 daN/m2 Salles de spectacles avec public debout 500 daN/m2 Salles de théâtre, tribunes avec sièges 400 daN/m2 Parkings 250 daN/m2 Charges occasionnelles Il y a aussi d’autres types d’actions occasionnelles ou accidentelles : – les actions de nature géologique (séisme, poussée des terres) ; – les chocs accidentels ; – les déplacements imposés, les tassements d’appui ; – les efforts de précontrainte ou de dilatation ; – les charges liées à des phases provisoires de montage ; – les actions liées à l’incendie déclenchées de manière accidentelle, etc. L’ensemble de ces actions est évalué et pris en compte par les bureaux d’études techniques. L’entreprise en tient également compte lors de la phase chantier. 1 LE MATÉRIAU ACIER 2 LE COMPORTEMENT MÉCANIQUE DE L’ACIER 3 LA CONCEPTION GÉNÉRALE D L e s e s s e n t i e l s a c i e r 24 international.scholarvox.com:RUSTA:959777838:88807037:154.234.139.162:1560713343 C o n c e v o i r C o n s t r u i r e 25 DE LA STRUCTURE 4 SOLUTIONS CONSTRUCTIVES ACIER 5 LES PLANCHERS 6 LES FAÇADES 7 LES (La stabilité de l’ouvrage) L’équilibre L’équilibre définit un état et une position de la structure où l’ensemble des forces qui sont appliquées se composent de manière à ce que la force résultante soit nulle. On distingue les actions qui sont les efforts exercés sur la structure, des réactions qui sont les efforts exercés par les appuis sur la structure. La résultante des actions et celle des réactions doivent s’équilibrer, tant du point de vue des forces que de celui des moments. L’équilibre peut être stable ou instable. Dans le cas d’un équilibre stable, une modification légère des actions exercées sur la structure entraîne un chan- gement temporaire de la position de la structure, mais celle-ci tend à revenir vers sa position initiale. C’est ce type d’équilibre qui concerne la conception de structure. Les liaisons entre éléments Une partie d’une structure donnée est toujours reliée avec un ou plusieurs autres éléments, que ce soit une autre partie de la structure ou le sol. Les conditions de liaison (ou d’appui) définissent les mouvements bloqués et par là même les réac- tions qui peuvent apparaître. Il y a six degrés de liberté pour une extrémité de barre dans l’espace : trois degrés de translation et trois degrés de rotation. Dans le plan, il y a trois degrés de liberté, deux de translation et une de rotation. Parmi les nombreux types de liaison entre les éléments constructifs, on peut distinguer trois grandes familles. L’appui simple Ce type d’appui bloque une translation suivant une direction et n’admet donc que des charges suivant cette direction. Le cas le plus classique est la poutre ou le poteau qui repose sur une maçonnerie avec interposition d’une semelle ou d’un sommier de répartition. L’appui peut comporter une possibilité de glissement pour prendre en compte la dilatation (tels que des rouleaux). Ce type d’appui est couramment utilisé dans les ponts de grande portée. L’articulation ou la rotule Dans le plan, l’articulation bloque les deux translations possibles et autorise la rotation. L’élément peut pivoter autour d’un axe. L’articulation exerce donc une force de réaction qui est composante de deux vecteurs parallèles aux deux translations bloquées. Dans l’espace, la rotule cylindrique permet une rotation autour d’un seul axe, les cinq autres degrés de liberté sont bloqués. La rotule sphérique quant à elle permet les trois rotations, les trois translations étant bloquées. Elle est peu utilisée. Appui simple à dilatation poutre sur poteau. Pied de poteau articulé. Bien que la platine soit fixée par deux boulons, ce type d’appui est considéré comme articulé. Cf. Bibliographie [12, p.60]. Appui articulé d’un poteau sur un massif en béton. L’articulation se fait au moyen d’une rotule. international.scholarvox.com:RUSTA:959777838:88807037:154.234.139.162:1560713343 L’articulation simplifie le calcul des struc- tures car elle empêche la transmission des moments de flexion (valeur nulle du moment à l’articulation), facilite leur mon- tage et permet aux structures de mieux prendre en compte les petits mouvements (dilatations, tassements différentiels…). On classe dans la catégorie des articula- tions les appuis de poteaux de faible sec- tion comportant une semelle et deux boulons de scellement. L’encastrement L’encastrement que l’on appelle aussi « nœud rigide » interdit tout mouvement de translation ou de rotation au point d’appui. Une liaison par encastrement rend solidaire les éléments. Elle est plus efficace mais introduit des contraintes supplémentaires à prendre en compte. C’est le cas d’une poutre métallique scellée dans un massif en maçonnerie ou des assemblages par boulons (au moins quatre) ou soudures. La stabilité dans le plan Une fois l’équilibre et les liaisons définis, il est relativement aisé d’apprécier si une structure est stable ou non. Par la suite, il sera possible d’apprécier si les appuis de la structure sont absolument indispensables à la stabilité ou non. Triangulation En prenant le cas d’une structure articulée fermée à trois éléments, on est en équilibre et on remarque que « le triangle est indéformable » d’un point de vue géométrique. En soumettant un triangle articulé à ses trois nœuds à des efforts appliqués aux nœuds, il n’apparaît que des efforts de compression et de traction au sein des barres. Il n’y a pas de flexion parce que les nœuds sont articulés. En prenant le cas de trois barres articulées entre elles et ouvertes, c’est-à-dire d’un cadre articulé, on peut dire sans le moindre calcul que la structure est instable. La triangulation est donc un moyen de stabiliser la structure et de rigi- difier un plan. 1 LE MATÉRIAU ACIER 2 LE COMPORTEMENT MÉCANIQUE DE L’ACIER 3 LA CONCEPTION GÉNÉRALE D Assemblage articulé poutre-solive. Assemblage articulé usuel poteau- poutre. Assemblage rigide poutre-solive. Cf. Bibliographie [12,p.139, 140 et 142]. Assemblage rigide usuel poteau- poutre. Pied de poteau encastré fixé par quatre boulons. Cf. Bibliographie [12, p.60]. double cornière plaque frontale fourrure poutre poutre poteau plaque frontale débordante solive échancrure poteau solive double cornière poutre L e s e s s e n t i e l s a c i e r 26 international.scholarvox.com:RUSTA:959777838:88807037:154.234.139.162:1560713343 C o n c e v o i r C o n s t r u i r e 27 E LA STRUCTURE 4 SOLUTIONS CONSTRUCTIVES ACIER 5 LES PLANCHERS 6 LES FAÇADES 7 LES Il existe d’autres moyens de rigidifier un cadre : – la rigidification d’un ou plusieurs nœuds ; – le remplissage du cadre articulé. Structures isostatique et hyperstatique Une structure est isostatique lorsqu’on a atteint le niveau minimal de degrés de liberté bloqués requis pour l’équilibre de la structure. En ajoutant un degré de liberté supplémentaire à une telle structure, on entraîne son instabilité. En renforçant au contraire ses conditions d’appui, c’est-à-dire en bloquant en fait un degré de liberté supplémentaire, on obtient une structure plus stable que l’on qualifie d’hyperstatique. Plus généralement, une structure est isostatique s’il y a instabilité lorsqu’on arti- cule un de ses élément ou qu’on en enlève un. Les appuis et liaisons d’une struc- ture isostatique se limitent alors aux seuls nécessaires. En revanche, s’il y a des appuis excédentaires, la structure est hyperstatique. Cependant, en matière de structure, il n’y a pas de solution parfaite mais des solutions plus appropriées que d’autres en fonction des situations auxquelles il convient de répondre. La surabondance des liaisons rend le système hyper- statique plus rigide et plus tolérant à une redistribution des efforts en cas d’en- dommagement. En revanche, toute déformation dans sa géométrie – telles que celles liées aux dilatations thermiques, aux mouvements différentiels des appuis, etc. –, crée des contraintes supplémentaires qui se répercutent à l’inté- rieur du système et que celui-ci devra pouvoir prendre en compte. Les contraintes de montage peuvent aussi orienter le choix du système. La stabilité dans l’espace - Contreventement Assurer la stabilité d’une structure spatiale consiste à la rendre stable sui- vant au moins trois plans, dans deux directions non parallèles et suivant ses plans horizontaux. On cherche à faire transiter les efforts par des plans rigides pour les faire cheminer jusqu’aux appuis. Parmi les différentes forces ou charges dynamiques qui transmettent des efforts horizontaux, on peut citer : – le vent sur les façades ; – les engins roulants ; – les véhicules dans les parkings (les véhicules accélèrent et freinent, et génè- rent par conséquent des efforts horizontaux) ; uploads/Ingenierie_Lourd/ concevoir-et-construire-en-acier2 1 .pdf