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Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 1 | P a g e Ecole nationale des scienc

Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 1 | P a g e Ecole nationale des sciences appliquées de Tétouan ENSA MODULE GC 18 CONSTRUCTION METALLIQUE Semestre: S4 Février 2017 Hamza El Merrouni elmerrouni.cours@gmail.com Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 2 | P a g e SEANCE 2 Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 3 | P a g e Programme : Cours – TD - TP 1) Présentation générale du cours: descriptif sommaire de l'ensemble des aspects qui seront abordés. Rappel de la RDM de base 2) Introduction - Produits sidérurgiques – Classifications - Nuances d'acier - Conception – Modélisations – Catalogue des profilés métalliques. 3) Actions et combinaison d’actions - Sollicitations - ELS/ELU - Classification des sections transversales (1, 2, 3 ,4) 4) Section soumise à la traction - Section soumise à flexion pure - Résistance à la flexion - Résistance à l'effort tranchant 5) Métrés et estimation des coûts d’ouvrages métalliques 6) Résistance à la compression - Instabilité: Flambement 7) Contrôle à mi parcourt 8) Corrections Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 4 | P a g e 9) Sollicitations combinées: Flexion + Effort tranchant - Flexion + Effort normal - Flexion déviée ou bi-axiale – Flexion déviée composée 10) Notions d'assemblages : Boulonnés 11) Notions d'assemblages : Soudés 12) Instabilité élastique: Déversement 13) Instabilité élastique: Voilement 14) Eléments de base concernant des notions diverses: Flèches et déformations, Fatigue, Résistance au feu, Contreventements. 15) Métrés et comparatif des coûts structure métallique vs structure en béton armé 16) Test Oral 17) Travaux pratiques : Application dans le cadre d’un projet, des prescriptions réglementaires de l’Eurocode 3 au dimensionnement des bâtiments métalliques (Par exemple : hangar industriel). 18) Contrôle final Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 5 | P a g e Le matériau acier : Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 6 | P a g e L’acier est constitué essentiellement de fer, et un peu de carbone, qui sont extraits de matières première naturelles (minerai de fer et du charbon). Le pourcentage de carbone dans l’acier est tres faible, il dépasse rarement le 1%. Deux « filières » : Filière fonte : Combustion des minerais de fer + coke (charbon) dans des hauts fourneaux  Fonte liquide (grand pourcentage de carbone ; plus de 2%)  Insufflation d’oxygène : convertisseur = décarburer la fonte.  Acier liquide (très faible pourcentage de carbone)  Four métallurgique : Ajouts d’autres éléments pour améliorer les propriétés mécaniques de l’acier : Le silicium, le manganèse, le chrome, le nickel, le tungstène, etc. (=> aciers alliés)  Laminage Filière électrique : La filière électrique ou ferraille : c’est la filière « recyclage », les ferrailles récupérées sont refondues dans des fours électriques. Ensuite, le même processus est suivi (+/-). Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 7 | P a g e De l’acier liquide à des demi-produits : Laminage à chaud : Sur base des demi-produits => étirer et écraser le métal pour lui donner les formes souhaitées Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 8 | P a g e Classification des aciers selon leur teneur en carbone : Système de repérage : Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 9 | P a g e Sollicitations/axes : Toutes les sollicitations sont données avec en indice, un (des) axe(s) ; le système de repérage est donc indispensable à la bonne compréhension et représentation des efforts/sollicitations. Par conséquent, on distingue : My : Moment autour de l’axe y-y : Flexion suivant l’axe fort Mz : Moment autour de l’axe z-z : Flexion suivant l’axe faible Mx : Moment autour de l’axe x-x : Torsion Nx : Effort normal axial suivant x-x : Compression/Traction Vz : Effort tangentiel suivant z-z : Effort tranchant axe fort Vy : Effort tangentiel suivant y-y : Effort tranchant axe faible Une bonne partie des notations de grandeurs mécaniques/physiques (dans toutes les normes de calcul, Eurocodes inclus) se base ainsi sur ce (des) système (s) de repérage. Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 10 | P a g e Produits sidérurgique : Les produits sidérurgiques utilisés en construction métallique sont obtenus (pour la plupart) par un laminage à chaud ; leurs dimensions et caractéristiques sont normalisés et répertoriés dans des catalogues (voir plus loin). Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 11 | P a g e  Profilés en double T à ailes étroites = profilés en I : Moment d’inertie Iz suivant l’axe faible est très faible comparé au moment d’inertie Iy suivant l’axe fort. Leur poids par mètre est relativement faible. Utilisés principalement comme éléments fléchis. On distingue deux séries : Les IPE (série légère) dont les ailes sont d’épaisseur constante ; et les IPN (série plus lourde) : faces internes des ailes inclinées.  Profilés en double T à ailes larges = profilés en H : Moment d’inertie Iz (suivant l’axe faible) est plus élevé que celui des profilés en I. Multiples applications : en flexion simple (M), flexion déviée (gauche) : Mz+My ou bien en flexion composée M+N. On distingue 3 séries : Les HEA, HEB et HEM, à hauteur de section égale, les HEA sont les moins lourds et les HEM les plus lourds. Idem pour les inerties : à hauteur de section égale : les HEA ont la plus faible inertie, la HEM la plus grande. Les HEB sont « intermédiaires/entre » les deux.  Profilés angulaires : cornières L et T Faibles inerties, dans les deux sens ; utilisés en contreventement, traction. Ne résistent pas (ou presque) à la compression (= très sensible au flambement). Il s’agit des éléments les plus légers (par mètre) ; utilisation limitée. Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 12 | P a g e  Profilés creux ou tubulaires Trois types de sections : Carrée, rectangulaire, circulaire Grande inertie dans les deux sens Utilisation dans tout type de sollicitation Avantage esthétique (architectural)  Profilés reconstitués soudés : PRS Plusieurs formes « A la demande » Plus chers mais plus adaptés au cas particuliers. Possibilités de section à inertie variable  Autres : La liste est très longue et diversifiée… Profilés en U, profilés minces formés à froid, produits plats, produits nervurés, barres (rond, carré, etc), palplanches, poutrelles de soutènement, poutrelles ajourées, caissons, bardage, Les tableaux ci-dessous schématisent les différents types de sections utilisées dans le Génie Civil Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 13 | P a g e  1) Profilés classiques : Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 14 | P a g e  2) Profilés spéciaux (1/2) Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 15 | P a g e  3) Profilés spéciaux (1/2) Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 16 | P a g e  4) Produits plats Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 17 | P a g e Contraintes résiduelles résultant du laminage : = contraintes au repos, dans les éléments non sollicités ; dues au procédé de fabrication (laminage) : changement brusque de température/ refroidissement différé, etc. Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 18 | P a g e Traitement thermique : Cycles de refroidissement/réchauffement (selon un gradient déterminé) => modification de la résistance de l’acier (limite élastique, limite de rupture). Protection contre la corrosion : Produits finis en acier livrés à l’état brut. Pour assurer la protection de l’acier contre la corrosion : D’abord un traitement de surface : décapage, etc. Puis, appliquer une couche de protection :  Peinture  galvanisation Essais sur l’acier : Essais destructifs : renseignement sur les qualités mécaniques  Essai de traction : Elasticité, propriétés mécaniques  Essai de pliage,  Essai de dureté : mesurer le degré de dureté  Essai de résilience : mesure l’aptitude d’acier de rompre par choc (rupture type fragile) Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 19 | P a g e  Essai de fatigue : rupture « prématurée » à des valeurs inférieures pour cause de grande répétitivité de sollicitations Essais non destructifs : renseignement sur la composition et structure de l’acier, teneur en carbone, détecter les défauts et cavités, etc. Exemples : macrographie, micrographie, ultra son, rayon X, etc.  Le plus étudié et celui qui concerne le plus l’ingénieur praticien est l’essai de traction. Essai de traction : Application sur une éprouvette d’un effort de traction progressif, crissant de zéro à la rupture. - Mesurer l’allongement en fonction de l’effort de traction - Diagramme effort/déformation  4 phases :  Elastique  Palier plastique  Ecrouissage  Zone de striction Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 20 | P a g e Les grandeurs mécaniques déduites :  Limite élastique fy (MPa)  Contrainte de rupture à la traction fu (MPa)  Module de Young (Elasticité longitudinale) : E = 210 000 MPa  Module de glissement (Elasticité transversale) : G = 81 000 MPa Construction Métallique – ENSA 2017 - HE 21 | P a g e  L’allongement à la rupture (%) uploads/Ingenierie_Lourd/ construction-metallique-2.pdf