Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

2020 Paul-Ramsès LANGOUO 18/06/2020 COURS DE CONSTRUCTIONS METALLIQUES I (CMI)

2020 Paul-Ramsès LANGOUO 18/06/2020 COURS DE CONSTRUCTIONS METALLIQUES I (CMI) Cours de Constructions Métalliques (CM), South Polytech Douala Par Ing. Paul-Ramsès LANGOUO 2 AVANT PROPOS Cette note de cours, traite des méthodes de calcul des constructions métalliques sans oublier l’acier qui est son élément fondamental. C'est une contribution qui s'ajoute à l'ensemble des méthodes qui traitent des méthodes modernes selon l'EUROCODE 3 et anciennes selon les règles CM 66, CM 97 et l'additif 80 de calcul des structures en acier. Destiné aux étudiants de 3ème, 4ème année des instituts supérieurs des études technologiques, ce travail constitue un support d'initiation et de familiarisation avec le vocabulaire et les techniques de calcul en construction métallique (selon les règles CM 66, CM 97, l'additif 80 et plus récemment l'EUROCODE 3) dans cette discipline. La première partie est consacrée premièrement aux généralités sur le matériau acier, de ses caractéristiques mécaniques et géométriques normalisées, de ses avantages et inconvénients et aussi du vocabulaire usuel de la construction métallique. Ensuite sur les principaux éléments constituant ou terminologie d’une ossature métallique classique et les problèmes propres aux structures métalliques. Puis la limite entre le domaine élastique et celui plastique en CM. Et enfin sur l’analyse des constructions métalliques : les principales normes applicables en CM. La deuxième partie présente successivement les actions, les différentes actions et les combinaisons d'actions (permanentes G, variables Q, accidentelles…Etc.) suivant les 03 réglementations connues sur une construction métallique. Ensuite, la classification des sections transversales (uniquement selon l'Eurocode 3). La troisième partie est consacrée premièrement à la résistance des sections transversales notamment par le développement des organigrammes de dimensionnement (et/ou vérification) des éléments tendues, fléchies et/ou comprimés et enfin à la résistance des sections longitudinales ou résistances des barres (phénomènes d'instabilités élastiques) par la vérification de la stabilité des éléments fléchies et/ou comprimés. La quatrième partie est consacrée aux calculs d'assemblages (boulonnés ou soudés) en construction métallique. La cinquième partie (plus applicative) concerne le dimensionnement concret des composants de base (squelette) d'un bâtiment métallique. Enfin la sixième partie qui est consacrée à la protection et l'entretien sans oublier les annexes 1, 2 & 3. Paul-Ramsès LANGOUO. Douala, Mai, 2019 Cours de Constructions Métalliques (CM), South Polytech Douala Par Ing. Paul-Ramsès LANGOUO 3 PRE REQUIS & NIVEAU  EN MATHEMATIQUES: Calcul matriciel, Équations différentielles, Équations intégrales.  EN PHYSIQUE: Résistance Des Matériaux (RDM), Résistance Des Structures (RDS).  NIVEAU : Troisième et quatrième et cinquième année d'école d'ingénieurs. OBJECTIFS  Repérer les différentes actions s’exerçants sur une structure métallique,  Etre capable de dimensionner les éléments élémentaires tendus, comprimés et fléchies d’une construction métallique,  Vérifier les assemblages d’une structure métallique,  Etre capable de lire et interpréter une note de calcul en construction métallique. ADMISSIBILITE La condition d'admissibilité sera approuvée selon la combinaison suivante : Note examen ≥ 13/20 Cours de Constructions Métalliques (CM), South Polytech Douala Par Ing. Paul-Ramsès LANGOUO 4 PARTIE I : GENERALITE SUR LE MATERIAUX ACIER/TERMINOLOGIE & ANALYSE DES STRUCTURES MATALLIQUES : NORMES DE CALCUL Cours de Constructions Métalliques (CM), South Polytech Douala Par Ing. Paul-Ramsès LANGOUO 5 CHAPITRE 1 : GENERALITE SUR LE MATERIAUX ACIER & TERMINOLOGIE D’UN BATIMENT METALLIQUE 1. Introduction La construction métallique dans le monde est utilisée pour la réalisation de la charpente des bâtiments industriels et commerciaux (usines, hangars), des ouvrages d’art (passerelles, ponts), des ouvrages de génie civil (pylônes, plates-formes de forages, remontée mécaniques) et à un degré moindre, des bâtiments d’habitation. Elle se fait à l’aide d’un matériau principal qu’est l’acier. Jusqu'a 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, qui réglementait tous les bâtiments en acier  Le titre V du fascicule 61 du cahier des prescriptions communes; intitulé "conception et calcul des ponts et constructions métalliques en acier" qui réglementaient essentiellement les ponts et ouvrages d'art en acier  Les normes NF, qui régissaient les calculs des assemblages et des éléments à paroi minces  L'additif 80, qui introduisait les notions de plasticité de l'acier et des états limites, ce qui permettait de tirer des propriétés élasto-plastiques de l’acier et d'alléger les structures. Depuis 1993, une nouvelle réglementation européenne est entré en vigueur et impose, en remplacement de ces divers et précédents textes un code unique : l'Eurocode 3. 2. Le matériau acier 2.1 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 entrainent 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. Cours de Constructions Métalliques (CM), South Polytech Douala Par Ing. Paul-Ramsès LANGOUO 6 Les éléments additionnés permettent d’obtenir des qualités différentes classes sous formes de « nuances ». 2.2 Les procédés d’élaboration de l’acier 1.2.1 Des matières premières à l’acier liquide Les matières essentielles entrantes dans la composition de l’acier sont les minerais de fer, le coke et la ferraille. 1.2.2 De l’acier liquide aux demi-produits A la fin de l’opération d’élaboration de l’acier, par quelque procèdes que ce soit, les scories sont déversées dans une cuve et l’acier est recueillies à l’état liquide dans une poche garnie de réfractaire. A partir de ce stade, la mise en forme en vue du laminage finale peut se faire suivant deux schémas différents : la coulée continue et la coulée en lingots. Cours de Constructions Métalliques (CM), South Polytech Douala Par Ing. Paul-Ramsès LANGOUO 7 Pour les formes carrées, ces produits prennent le nom de bloom ou biellette suivant que la dimension est plus grande ou plus petite de 120 mm. Le nom de brame pour les formes rectangulaires d’épaisseurs supérieure à 50mm. 1.2.3 Des demi-produits aux produits sidérurgiques Les formes des produits sidérurgiques finis laminés à chaud sont classes suivant 02 familles :  Les produits plats : plaques (épaisses) tôles (minces) et feuille ou bobine  Les produits longs, comprenant les profils de petites sections : rond, carré, rectangle, trapèze, T, L, U, tube (sans soudure), les profils lourds : poutrelle (I, H), palplanche, rails, fils machine. Leurs dimensions et caractéristiques sont normalisées et répertoriées sur catalogues. 3. Les principaux produits utilisés comme éléments de structures 3.1 Produits lamines à Chaud Cours de Constructions Métalliques (CM), South Polytech Douala Par Ing. Paul-Ramsès LANGOUO 8 3.2 Les produits formés à Froid Ce sont des produits donc la forme finale est obtenue par pliage à froid (température ambiantes). Cours de Constructions Métalliques (CM), South Polytech Douala Par Ing. Paul-Ramsès LANGOUO 9 3.3 Produits dérivés des produits laminés et des profils reconstitués soudés (PRS) Cours de Constructions Métalliques (CM), South Polytech Douala Par Ing. Paul-Ramsès LANGOUO 10 3.4 Les autres produits 3.4.1 Les pièces moulées Il s’agit de pièces aux formes complexes qui sont difficilement réalisables par soudure et que l’on coule dans des moules réfractaires. Leur utilisation ne se justifie que par un effet de série ou par leur taille, comme des nœuds d’assemblage répétitifs. 3.4.2Les pièces forgées Cette technologie concerne les pièces pleines (bielles, poteaux…) de grandes dimensions qui sont obtenues par façonnage à chaud au moyen de presses hydrauliques de grande puissance. 3.4.3 Les pièces mécano soudées Ces pièces d’attache complexes sont composées à partir d’éléments standards (plats, cornières, profils…) soudés entre eux. Elles constituent une alternative économique aux pièces moulées. Cours de Constructions Métalliques (CM), South Polytech Douala Par Ing. Paul-Ramsès LANGOUO 11 4. Classification des produits sidérurgiques La construction métallique utilise essentiellement des poutrelles et laminés marchands (les profilés métalliques) : 4.1 Poutrelles classiques 4.2 Laminées marchands 4.3 Caractéristiques générales des profilés Cours de Constructions Métalliques (CM), South Polytech Douala Par Ing. Paul-Ramsès LANGOUO 12 Cours de Constructions Métalliques (CM), South Polytech Douala Par Ing. Paul-Ramsès LANGOUO 13 5. Système de repérage Le système utilisé est un d’axe de coordonnée cartésiens lié à la section donc l’origine passe par le centre de gravité de la section. Cours de Constructions Métalliques (CM), South Polytech Douala Par Ing. Paul-Ramsès LANGOUO 14 6. Les essais Mécanique/propriétés mécaniques 6.1 Essai de traction Il s’agit de l’essai fondamental qui fournit les grandeurs de calcul directement utilisable dans le dimensionnement 6.2 Essais de flexion par choc (essai de résilience) Cet essai a pour objectif de mesurer l’énergie absorbée par une éprouvette bi-appuyée, comportant une entaille médiane en V, lors de sa rupture en flexion sous le choc d’un mouton- Cours de Constructions Métalliques (CM), South Polytech Douala Par Ing. Paul-Ramsès LANGOUO 15 pendule. Cette énergie caractérise l’acier et sa sensibilité à la rupture fragile en fonction de la température. 6.3 Essai de dureté Les essais de dureté consistent à mesurer la pénétration d’un outil conventionnel dans uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-de-conm-south-polytech-2020.pdf