gg

1. Construction
métallique

2. GENERALITES
ENTREPRISES DU SECTEUR CM
ELABORATION DES ACIERS
CARACTERISTIQUES DE L’ACIER UTILISE EN CM
AVANTAGES ET INCONVENIENTS CM
COMPOSANTS D’OSSATURE METALLIQUE
CONSIDÉRATIONS RELATIVES À LA CONCEPTION
 FORMES DE BATIMENTS INDUSTRIELS
ASPECTS REGLEMENTAIRES
ASSEMBLAGES

3. • Construction = 5 à 15% du PIB,
• 5 à 10% des emplois directs
• loger plus de 6 milliards d’habitants,
• 40% de la consommation d'énergie
• 40% des émissions de CO2
• 30% de la consommation des ressources naturelles,
• 30% de la production de déchets
• 20% de la consommation d'eau.
La construction acier et le développement durable

4. Les atouts de l'acier :
• 100 % recyclable
• Neutre vis à vis de l'environnement
• Longévité et durabilité
• En construction : une filière sèche
• Un degré élevé de préfabrication
• Un processus de fabrication de mieux en mieux contrôlé

5. GÉNÉRALITÉS
Consommation d'acier par type deconstruction
Japon États-Unis Europe de l'Ouest
Logements
Bâtiments industriels
Autres bâtiments
Pylônes
Ponts et ouvrages hydrauliques
21 %
34 %
34 %
3 %
8 %
4 %
33 %
45 %
5 %
13 %
2 %
58 %
31 %
5 %
4 %
Total 100 % 100 % 100 %

6. ENTREPRISES DU SECTEUR

7. ÉLABORATION DES ACIERS

10. LAMINAGE

11. LAMINAGE - EXTRÉMITÉ DE BRAME

12. Laminage

13. Et voilà le travail!

14. Produits laminés - Poutrelles

15. Laminés marchands
Cornière à
ailes égales
Cornière à
ailes inégales
Té
Cornière
accolées en
croix
Cornière
accolées dos à
dos

16. Profils formés à froid (pliage)
L C Z
S W

17. Sciage, tronçonnage profilés

18. Produits dérivés:
Oxycoupage

19. CARACTÉRISTIQUES MÉCANIQUES DES ACIERS
Résistance:
- limite d’élasticité
- résistance à la traction,
Voir diagramme
- dureté

20. Résistance à la
traction : fu
Limite
élastique: fy

21. • Ductilité et malléabilité:
allongement après rupture,
aptitude au pliage;
• Résilience / fragilité :
fragilité: propriété qu’ont certains corps de se briser
sans déformation permanente perceptible lorsqu’ils
sont soumis à un choc. Les corps fragiles sont peu
tenaces ou peu « résilients ». Si K est la résilience
d’un métal, 1/K est l’indice de fragilité.

22. • Essai au mouton de Charpy
(résilience)
CHOC
Mesure de l’absorption d’énergie

23. Dénominations des aciers - Normalisation
NF A
35 501
NF EN
10025
EN
10025
Limite élastique fy (MPa) en
fonction de e(mm)
Résistance
à la rupture
A% min
(L0=80 mm)
(1968) (1990) (1992)
0 à
16
16 à
40
40 à
63
63 à
80
80 à
100
100 à
150
(Mpa) e<=30
30<e<
=100
E24 -2 Fe 360 B S 235 JR 235 225 215 215 215 195 340-440 28 27
E24 -3 Fe 360 C S 235 JO 235 225 215 215 215 195 " 28 28
E24 -4 Fe 360 D S 235 J2 235 225 215 215 215 195 " 28 28
E28 -2 Fe 430 B S 275 JR 275 265 255 245 235 225 400-540 24 22
E28 -3 Fe 430 C S 275 JO 275 265 255 245 235 225 " 24 23
E28 -4 Fe 430 D S 275 J2 275 265 255 245 235 225 " 24 25
E36 -3 Fe 510 C S 355 JO 355 345 335 325 315 295 490-630 23 22

25. Aciers de
charpente et
aciers pour
boulons
Acier 10-9 :
fu = 1000 MPa
fy = 900 MPa
Acier 8-8 :
fu = 800 MPa
fy = 640 MPa
Acier 6-8 :
fu = 600 MPa
fy = 480 MPa
Acier de
charpente S 355
fu = 510 MPa
fy = 355 MPa
Acier de
charpente S 235
fu = 360 MPa
fy = 235 MPa

26. Avantages et inconvénients CM
• Légèreté de l’ossature
Fondations simples
Grandes portées
Sensible aux charges climatiques
Risques soulèvement

27. • Esthétique
• Ouvertures
• Gain de place
• Risques d’instabilité
- flambement éléments comprimés
- déversement poutres fléchies
- voilement plaques

28. Montage simple et rapide
- Matériel réduit, gain de temps
- Préparation à l’atelier, montage au sol
- Préparation rigoureuse, peu de
modifications de dernière minute

29. Matériau acier
- Mise en charge immédiate
- Possibilités de recyclage
- Corrosion, sensibilité au feu (protection adaptée)
Modes d’assemblage
- Structures facilement démontables
- Modifications, renforcements aisés

30. ASPECTS RÉGLEMENTAIRES
•CM 66 (Élasticité linéaire – type cours RDM)
•Additif 80 (États limites – début calculs en
plasticité)
•Eurocode 3 (États limites – Calculs en
plasticité)

31. COMPOSANTS D’OSSATURE METALLIQUE

32. Fondations
Portique
de rive
Palées de stabilité
Poutre au
vent
Panne
sablière
Panne
faîtière
Panne
courante
Lisse de
bardage
potelet
Portique
courant

33. Considérations Relatives à la Conception
Avant d’effectuer le dimensionnement détaillé d’un bâtiment industriel, il est essentiel de
prendre en compte de nombreux aspects, et notamment :
• L’optimisation de l’espace.
• Les délais de construction.
• L’accès et la sécurité.
• La flexibilité d’utilisation.
• La performance environnementale.
• La normalisation des composants.
• La chaine des approvisionnements.
• L’intégration des équipements
techniques.
• Le site environnant.15
• L’esthétique et l’impact visuel.
• La performance thermique et
l’étanchéité à l’air.
• L’isolation acoustique.
• L’étanchéité relative aux
intempéries.
• La sécurité incendie.
• La conception à long terme.
• Les aspects du développement
durable.
• La fin de vie et le recyclage.

35. FORMES DE BATIMENTS
INDUSTRIELS
Le système le plus élémentaire utilisé pour un bâtiment
industriel est composé de deux poteaux et d’une
poutre. Cette configuration peut varier en utilisant
divers types d’assemblages entre les poutres et les
poteaux ainsi que pour les pieds de poteaux.
Les portiques offrent une stabilité suffisante dans le
plan, et ne nécessitent l’utilisation de
contreventements que pour la stabilité hors du plan.

36. PORTIQUES
Les bâtiments à portiques sont en général
des structures de faible hauteur, comprenant
des poteaux et des traverses horizontales ou
inclinées, liés par des assemblages résistant
aux moments.

37. Les portiques à pieds de poteaux articulés sont en général
préférés car ils permettent des fondations de dimensions plus
réduites comparées à des pieds encastrés. En outre, les pieds de
poteaux encastrés demandent de réaliser un assemblage plus
coûteux et sont donc utilisés si le portique doit supporter des
forces horizontales élevées. Toutefois, les poteaux articulés ont
l’inconvénient d’exiger des quantités d’acier légèrement
supérieures en raison de la moindre rigidité de l’ossature.

38. Les portiques rigides sont stables dans leurs
propres plans, et ils permettent d’obtenir
des travées dégagées, c’est à dire sans
contreventements. La stabilité est obtenue
par la continuité au niveau des assemblages.

39. Diverses configurations de portiques peuvent être
conçues en utilisant le même concept structural,
comme le montre la figure ci-dessous. Il est
également possible de concevoir des portiques à
travées multiples comportant des poteaux intérieurs
uniques ou doublés.

46. Différents composants principaux
Portique
courant :
Stabilité
transversale
Fondation

47. Exemple de portique de rive
Portique
de rive

48. VENT
VENT
CHARGES
PERMANENTES
NEIGE
VENT
Fonctionnement Portique

49. Distribution des charges
Les charges sont
distribuées uniformément
sur la surface du bardage
et de la couverture.
Ensuite, elles sont
distribuées uniformément
sur les pannes et les lisses
de bardage.
Enfin, les pannes et les lisses de
bardage s’appuient sur le
portique sous forme de charges
concentrées.

50. Résistance des sections
Combinaison
de charges (ELU)
Détermination des
diagrammes N,V, M le
long du portique
Recherche de la
section la plus
sollicitée
EFFORT SOLLICITANT (ex:
moment de flexion) dans cette
section
RDM

51. Notations
Semelle ou
aile (flange)
Âme
(web)
Attention aux axes !!!
Axe fort = YY

52. Vérification en flexion
RDM :
soit :
e
v
I
M

 

/
max
e
v
I
M 

Module de
résistance à la
flexion
Moment
résistant
Contrainte
admissible choisie

53. VERIFICATION AU RISQUE DE FLAMBEMENT
SIMPLE
Si on comprime une barre droit, longue, on constate qu’elle
s’infléchit. La pièce s’effondre ensuite pour une contrainte de
compression apparente inférieure à la limite d’élasticité du
matériau.
Ce phénomène d’instabilité globale de la barre s’appelle le
flambement.

54. On peut dire que sur dix
écroulements survenus dans les
constructions métalliques, il y en a
huit dus au flambage

55. Longueur de flambement dans quelques cas courants

56. Sans possibilités de déplacement des extrémités

57. Avec liberté de déplacement des extrémités

58. INFLUENCE DES POUTRES ET TRAVERSES SUR LA LONGUEUR
DE FLAMBEMENT DES POTEAUX

63. PIECES SOUMISES A LA COMPRESSION AVEC FLEXION
DANS LE PLAN DE FLAMBEMENT

69. Déversement poutres fléchies
Déplacement
latéral

73. CONSOLES PARFAITEMENT ENCASTREES

75. Le voilement se manifeste généralement dans les
âmes de profilés minces soumis à un effort
tranchant excessif. Les profilés laminés à chaud
courants sont immunisés contre ce genre de
problèmes (épaisseur d’âmes suffisante), mais les
profilés à froid (ainsi parfois que les PRS) ne le sont
pas.
STABILITÉ ÉLASTIQUE: VOILEMENT

78. Pour éviter le voilement deux moyens sont possibles :
• Augmenter l’épaisseur de l’âme
• Disposer des raidisseurs d’âmes judicieusement positionnés

79. Vérification avec les règles CM66 : le règlement utilise des
méthodes énergétiques basés sur des critères empiriques ; il
est inutile de placer des raidisseurs du moment que les
contraintes normales et tangentielles en daN/mm² satisfont à :

80. Si cette condition n’est pas satisfaite on prévoit des
raidisseurs disposés de façon à ce que dans tout panneau
de longueur d, les valeurs de 𝜎 et 𝜏 correspondant à
chaque section droite satisfassent à :

83. Assemblages - Exemples
Encastrement poutre poteau
par platine soudée et boulons

84. Assemblages – liaisons poutres - poteaux
Encastrements
Articulation
(seule l’âme
transmet les
efforts)

85. Assemblages poutres - poteaux
Exemples de ruine

86. Assemblage poutre - poutre

87. C’est fini !