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Année scolaire : 2021-2022 Prof : AHMED MAHMOUD Mohamed Ahmed Polycopié de cour

Année scolaire : 2021-2022 Prof : AHMED MAHMOUD Mohamed Ahmed Polycopié de cours | Page 1 Cours construction métallique 2°LP-GC 1 Chapitre 1 : Introduction générale et principes de base 1.1 Domaines d’utilisation : La construction métallique est largement utilisée à nos jours on peut citer à titre d’exemples quelques applications : ✓ Bâtiments industriels : bâtiments de grandes hauteurs et portées ✓ Couvertures des bâtiments de grandes portées : constructions sportives, marchés, hangars, ateliers d’aviation, grandes surfaces … ✓ Ponts et passerelles : à poutre, en arc, suspendu, à haubans … Année scolaire : 2021-2022 Prof : AHMED MAHMOUD Mohamed Ahmed Polycopié de cours | Page 2 Cours construction métallique 2°LP-GC ✓ Les tours et les mâts : pylônes des lignes électriques, de télécommunication … 1.2 Principaux avantages des constructions en acier – La légèreté : Les constructions en acier sont, en général, plus légères que celles en béton armé ou précontraint, enbois, enpierre… La légèreté 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 → franchissement de grandes portées. • Bonne tenue aux séismes (ductilité + mêmes résistances à la 12 traction et à la compression). – 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). Attention lors de la réalisation des assemblages. – Les possibilités architecturales : Beaucoup plus étendues qu’en béton. – Les modifications : Aisément réalisables. 1.3 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. Année scolaire : 2021-2022 Prof : AHMED MAHMOUD Mohamed Ahmed Polycopié de cours | Page 3 Cours construction métallique 2°LP-GC • Le revêtement périodique de la surface d’acier (galvanisation, métallisation au pistolet, électozinguage …) avec peinture ou vernis. • La sélection de formes de structures sans brèches et fentes afin de se prémunir des risques de l’humidité et des poussières. – Mauvaise tenue au feu nécessitant des mesures de protection onéreuse : 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. 1.4 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...) ils peuvent être laminés, étirés ou tréfilés. Phases principales du laminage à chaud : 1.5 Classification des produits en aciers : Les produits en acier peuvent être classés en deux grandes catégories : ✓ Les produits longs qui sont obtenus par laminage à chaud, étirage ou tréfilage (poutrelles, palplanches, 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...). Année scolaire : 2021-2022 Prof : AHMED MAHMOUD Mohamed Ahmed Polycopié de cours | Page 4 Cours construction métallique 2°LP-GC 1.5.1 Les produits longs • Les ronds pleins, • Les carrés pleins, • Les hexagones pleins, • Les plats, • Les cornières (L) à ailes égales, • Les cornières (L) à ailes inégales, • Les fers en T, • Les petits U Les poutrelles laminées : elles peuvent avoir différentes sections, en I, en U, ou en H. ✓ Les poutrelles en I sont de deux sortes : – IPN : poutrelles en I normales. Les ailes sont d’épaisseur variable, ce qui entraîne des petites difficultés pour les attaches ; – IPE : poutrelles en I européennes. Les ailes présentent des bords parallèles, les extrémités sont à angles vifs (seuls les angles rentrants sont arrondis). Les IPE sont un peu plus onéreux, mais plus commodes et sont d’usage courant. ✓ Les poutrelles en U : souvent utilisées comme éléments secondaires. On distingue : – UPN : les faces internes des ailes sont inclinées ; – UAP : l’épaisseur des ailes est constante ; ✓ Les poutrelles en HE : se décomposent en trois séries suivant l’épaisseur relative de leur âme et de leurs ailes : ✓ HEA ; ✓ HEB ; ✓ HEM ; IPN IPE UPN UAP HEA HEB HEM Année scolaire : 2021-2022 Prof : AHMED MAHMOUD Mohamed Ahmed Polycopié de cours | Page 5 Cours construction métallique 2°LP-GC ✓ Les demi poutrelles : Le découpage des poutrelles I et H suivant l’axe longitudinal a de multiples utilisations : sections T, membrures de poutres... ✓ Les poutrelles dissymétriques : Ce sont des poutres reconstituées composées soit d’un T et d’une large semelle inférieure soudée (dénommées IFB, pour Integrated Floor Beam), soit formées d’un H dont la semelle inférieure a été élargie par adjonction d’un plat (dénommée SFB, pour Slim Floor Beam). Grâce à leur aile inférieure élargie, elles sont particulièrement adaptées pour la pose de planchers préfabriqués, de coffrages en acier permettant d’incorporer la dalle dans la hauteur de la poutrelle, soit encore pour la pose de dalles alvéolaires en béton précontraint. 1.5.2 Les produits plats ✓ Les tôles et les larges 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 20 mm 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. ✓ Les tôles nervurées : – Ce sont des tôles minces que l’on nervure par profilage à froid à l’aide d’une machine à galets. Les tôles nervurées sont issues de bobines galvanisées et souvent prélaquées. – Les applications concernent les produits d’enveloppe (bardage), de couverture (bac, support d’étanchéité) et de plancher (bac pour plancher collaborant ou à coffrage perdu), ainsi que les panneaux sandwich incorporant des matériaux isolants. Année scolaire : 2021-2022 Prof : AHMED MAHMOUD Mohamed Ahmed Polycopié de cours | Page 6 Cours construction métallique 2°LP-GC ✓ Les profils creux : Les tubes de construction sont appelés « profils creux ». Ils sont fabriqués en continu à partir de tôles minces ou moyennes repliées dans le sens de leur longueur. 1.6 Comportement mécanique de l’acier 1.6.1 Essai de traction Ce diagramme contrainte-déformation se décompose en 4 phases : ✓ Phase 1 - domaine élastique : obéissant à la loi de Hooke E. =  ✓ Phase 2 - palier d’écoulement plastique : traduisant un allongement sous charge constante. ✓ Phase 3 – domaine d’écrouissage : correspondant à une nouvelle augmentation de la sollicitation avec l’allongement. ✓ Phase 4 – domaine de striction : correspondant à une réduction localisée de la section de l’éprouvette. Année scolaire : 2021-2022 Prof : AHMED MAHMOUD Mohamed Ahmed Polycopié de cours | Page 7 Cours construction métallique 2°LP-GC Remarques : – En construction métallique, les pièces et les éléments des ossatures sont conçus et calculés pour rester la plupart du temps dans le domaine élastique. – Le palier d’écoulement plastique représente une réserve de sécurité. Il traduit la ductilité de l’acier (elle permet une bonne tenue aux séismes). – L’acier a un comportement élastoplastique. 1.7 Principales caractéristiques des aciers de construction 1.8 Nuances principales des aciers de construction Année scolaire : 2021-2022 Prof : AHMED MAHMOUD Mohamed Ahmed Polycopié de cours | Page 8 Cours construction métallique 2°LP-GC 2 Les règles et normes de conception et de calcul appliquées à l’étude des projets de construction en acier 2.1 Sécurité des structures Une définition de la sécurité est : l’absence du risque. Un ouvrage en acier doit être conçu et calculé de manière à présenter une sécurité liée à l’existence et à l’utilisation de cette construction. En général les risques sont : ✓ La ruine de l’ouvrage ou de l’un de ses éléments, ✓ Un comportement anormal susceptible d’affecter la durabilité, l’aspect ou l’utilisation de cet ouvrage. En réalité la notion de sécurité reste liée aux diverses causes d’incertitudes qui peuvent exister, qui sont liées au grand nombre d’imprécisions, d’imperfections et d’erreurs pouvant affecter : – La conception d’une structure, – La fabrication des éléments, – La transformation des pièces, – Le montage sur site, – L’exploitation par le maître d’ouvrage, L’idée de base du probabilisme est de limiter la probabilité d’atteindre uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-cm-v2022.pdf