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Construction
métallique
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
• 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
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
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 %
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  • 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 %
  • 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
  • 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)
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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