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Les journées techniques du CTC Centre Les journées techniques du CTC Centre Pathologie Pathologie des structures des structures métalliques métalliques Alger le Jeudi 11 Novembre 2010 Alger le Jeudi 11 Novembre 2010 par: M. Abdelhamid BECHEUR Enseignant de Constructions métalliques Maître de conférences Université Abderrahmane Mira Bejaia. SOMMAIRE SOMMAIRE I. Les causes récurrentes : 1. Erreurs liées à la conception et aux calculs 2. Erreurs liées à la réalisation 3. Erreurs liées à l’exploitation et à la maitrise d’ouvrage II. Les causes accidentelles : 1 . Les effets des actions climatiques 2. Les effets des actions sismiques I- Les causes récurrentes I-1 Les erreurs liées à la conception et aux calculs 1.1 Absence ou insuffisance du cahier des charges Tout projet devrait être défini par un cahier des charges techniques spécifiant toutes les exigences de chargement, de déformation et d’exécution. 1.2 Erreurs sur le chargement de la structure, Exemple 01 : Pour le calcul des actions de vent sur la toiture, le projeteur calcula les coefficients de pression extérieure par rapport à l’abaque répondant au critère : f < h /2 (f = flèche de la toiture, h = hauteur des poteaux) et trouva pour le versant au vent un coefficient de succion ce = – 0,20. Or pour ce bâtiment f = 14 m > h /2 = 3 m. Ce qui conduit, à un versant au vent, et à un coefficient de pression ce = + 0,134. Au lieu de se retrancher, les actions de vent se cumulent avec celles des charges gravitaires. Figure 1 – Bâtiment de stockage Moralité : Bien connaitre la signification physique d’une face de paroi au vent et sous le vent. 1. Erreurs liées à la conception et aux calculs Exemple02 — Désordres suite au phénomène de fatigue au niveau des assemblages des appuis de chemins de roulement (rupture de boulons, fissuration au voisinage des soudures).. La cause : les hypothèses d’action du chariot verseur données par le constructeur étaient sous-estimées de 50 % et imprécises, car n’indiquant pas le spectre de chargement (nombre de cycles et avec quelle intensité). Figure 2 – Hall de stockage •1.3 Erreurs dues aux modifications architecturales : Ce genre d’erreur est souvent dû au manque de coordination entre l’architecte et l’ingénieur de structure. Exemple : — Initialement, la stabilité longitudinale d’une structure métallique industrielle était prévue assurée, dans chaque long pan, par deux palées triangulées positionnées entre les files 8 et 9. Pour des raisons de position de portes, ces palées ont été déplacées entre les files 9 et 10. Le tableau de descente de charges n’a pas été mis à jour en fonction de cette modification. Au chantier, les massifs renforcés devant recevoir les palées n’étaient pas au bon endroit. •1.4 Utilisation parfois erronée des logiciels de calcul Leur utilisation est souvent délicate. Ils génèrent malheureusement des excès de confiance. Mieux connaitre les théories de base tels : la MEF, la RDM, la théorie de l’élasticité, de la dynamique des structures ainsi que des règlements de calcul. Effectuer systématiquement un contrôle assez critique sur les résultats obtenus. Exemple : Un calcul manuel simple des réactions d’appuis et leur comparaison avec les efforts normaux au niveau des poteaux a permis de révéler une erreur grave au niveau de la mise à jour d’un logiciel. Suivre les forums de discussion (ou foire aux Questions FAQ) : Certaines remarques soulevées par les utilisateurs au niveau de ces forums sont parfois très révélatrices. Les limites d’utilisation doivent être respectées. Faire attention aux fichiers de données : une erreur peut entacher les résultats et avoir de graves conséquences. Avant son achat ou sa mise à jour, le logiciel doit être sévèrement contrôlé et testé. 1. 5 Non-respect des hypothèses de calcul ou de modélisation La concordance entre hypothèses de calcul et la réalité doit être la plus fidèle possible. Ce problème est particulièrement posé au niveau des assemblages et de l’établissement des modèles de calcul par éléments finis. Exemples — L’étude prévoyait une articulation au point A à la liaison entre les deux pièces (figure 3). En réalité l’assemblage, par platine d’extrémité soudée et boulonnée, était un encastrement partiel. Etant soumis à des charges alternées (circulation d’un appareil), les désordres apparurent très rapidement (rupture de boulons, fissuration). Figure 3 – Non-respect du modèle — Erreur de modélisation (figure 04). Pour le modèle de calcul d’une poutre à treillis isostatique appuyée sur des éléments de fortes raideurs horizontales, un des appuis n’avait pas été libéré horizontalement. La distribution des efforts dans la poutre était fausse du fait des réactions horizontales générées. Figure 04 – Erreur de modélisation 1.6 Quelques exemples d’erreurs de conception ou d’études 1.6.1 Cas des Poutres à treillis • Problème de l’absence (ou du manque ) de triangulation dans une poutre à treillis : Le mot treillis possède les mêmes origines linguistiques que celles du mot triangulation. A ce titre, l’absence ou le manque de triangulation dans une poutre à treillis fait perdre à celle-ci tout son sens. Exemple : Selon les calculs théoriques et si le chargement est parfaitement symétrique, l’effort tranchant est nul dans les panneaux de poutre à treillis situés à mi- travée (figure 5). Toutefois, la suppression de la triangulation dans ces panneaux crée un risque grave si un effort parasite secondaire apparaît ou si le chargement n’est plus symétrique. A ce titre, les anciennes règles CM 66 définissent un effort tranchant minimal à prendre en compte pour les poutres de plancher ou de couverture. Figure 5 – Poutre à treillis • Le flambement de barres comprimées L’étude vis-à-vis du risque de flambement des barres comprimées des constructions à treillis doit être effectuée aussi bien dans le plan de la poutre que dans le plan perpendiculaire. Pour tenir compte des encastrements partiels éventuels dus à la réalisation des assemblages avec les goussets, un maximum de prudence doit être observé lors de la réduction des longueurs de flambement. Pour que deux cornières soient considérées effectivement jumelées, il faut que le nombre de liaisons soit suffisant et justifié, le minimum étant deux liaisons entre deux goussets d’assemblage. . Le voilement des goussets d’assemblage Lorsqu’ils sont très élancés, les goussets d’assemblage, doivent faire l’objet de vérifications vis-à-vis du risque de voilement local. • Les fermes dissymétriques : cas de l’effondrement de la toiture d’un gymnase Les poutres à treillis de type dissymétriques par rapport à leur plan moyen, sont soumises, en plus des efforts dus aux chargement extérieurs, à des efforts secondaires de flexion qui se développent dans les diagonales et les montants et qui se traduisent par des efforts supplémentaires dans certaines barres. Exemple : Les fermes de toiture d’un gymnase étaient constituées par des fermes en treillis sur appuis simples et supportant des pannes en leurs nœuds. Les diagonales et les montants étaient réalisés en fers ronds mais tous les montants comprimés étaient soudés sur une face de goussets, toutes les diagonales tendues l’étaient sur l’autre (figure 6). Les charges appliquées provoquaient un moment secondaire proportionnel à la distance entre les plans de centres de gravité des montants et des diagonales. Ceci a engendré une traction supplémentaire, sans conséquence, dans les diagonales mais aussi une compression supplémentaire dans les montants, qui ont subi le flambement suivi de l’effondrement de la toiture. Figure 6 – Poutre à treillis dissymétrique • Assemblages des fermes continues sur poteaux Les encastrements de poutres calculées sur appuis simples introduisent, aux appuis, des moments (non prévus au niveau des calculs) comprimant les entraits au voisinage des poteaux. Pour éviter ce flambement inesthétique des barres, il suffit de prévoir des trous oblongs(ovalisés) à leurs assemblages sur poteau (figure 7). Figure 7 – assemblage à trous ovalisés A cause de la hauteur importante de la section des poteaux, l’épurage ou non de l’assemblage d’une poutre treillis sur l’axe neutre du poteau fait que le moment secondaire à prendre en compte dans les calculs, est à reprendre soit par l’assemblage (figure 8a ) ou par le poteau lui-même (figure 8b). Dans le cas d’ un épurage sur l’axe du poteau, le moment secondaire introduit des tractions, souvent omises, dans les boulons supérieurs de l’assemblage. Figure 8 – assemblages sur axe neutre • Voilement des goussets Les goussets assemblant des barres comprimées doivent être étudiés au voilement. Sous charges verticales, le voilement du gousset de l’assemblage de poinçon de ferme constitue l’une des causes fréquentes de sinistre (figure 09). Le remède à ce risque de voilement consiste à réduire le plus possible l’écart entre les extrémités des arbalétriers et à raidir transversalement l’assemblage par un couvre-joint (cornières de doublage pliées ou soudées). Figure 09 – Voilement de goussets • Assemblages des tronçons de poutres à treillis Les joints de tronçons de poutre à treillis doivent permettre la transmission de la traction dans les membrures inférieures tendues. Exemple : Des fermes de toiture étaient constituées par des poutres à treillis sur deux appuis. Elles avaient été exécutées en deux tronçons symétriques assemblés, au milieu de la portée, par boulonnage entre deux demi montants. Cet assemblage a été uploads/Ingenierie_Lourd/ pathologie-pathologie-des-structures-des-structures-metalliques-metalliques.pdf