Exposé sur l'Acier et son utilisation

1. 4ème
Année Architecture
Groupe: 03
Koussa Fateh
REALISE PAR :
L’ACIER
EXPOSE sur :

2. I- Généralités
II- Les différents types de structure
1- Systèmes porteurs des halles
PLAN DE TRAVAIL:
2- Système porteur des bâtiments : a) Système porteurs usuels :
b) Systèmes porteurs particuliers
III- Les différentes parties de structure :
1-L’infra-structure:
2- La super structure
3-La couverture :
IV- Exemples: - Sonelgaz à El Hassi .
- Parking aérien à Constantine .
Conclusion :

3. INTRODUCTION:
Si de nombreux matériaux font concurrence à l’acier
dans le domaine des bâtiments , c’est surtout au
niveau de la structure que la concurrence avec le
béton , la maçonnerie et le bois se fait sentir .
Donc le but est de présenter les notions de base
régissant la conception des structures métalliques
utiles pour aborder un projet de construction en
acier .

4. L’age de fonte
L’age de fer
L’age d’acier
Renforcement des structures
à la fin de 18ème
siècle ,
et première expériences en fonte
Développement des structures
métalliques au 19ème
siècle
Spécialisation des usages de l’acier
dans le gros et le second œuvre
au 20ème
siècle .

5. La tour Eiffel : 1889: hauteur de 300m.
Cristal Palace( Londres)En 1851
L’EMPIRE STATE BUILDING.
CONSTRUIT EN 1931.A NEW YORK .381m.
Pont de golden gate à 1200m de portée.
Suspendu à 67m au Dessus de la mer.

6. Fer (Fe)
Les éléments d’alliage
(Mn), (Si), (Cr), (Ni).
Les éléments liées
(P), (S), (N)
Carbone.
(C)

7. 1- Les caractéristiques mécaniques :
-L’acier possède de très bonnes capacités de résistance lorsqu’il
est soumis à la traction ainsi qu’à la compression .
2- Résistance aux températures élevées :L’acier
résiste mal aux températures élevées , bien qu’il est incombustible
(en cas d’incendie ).
3-Résistance à la corrosion :La surface de l’acier exposée à
l’atmosphère , se détériore par corrosion donc la résistance à cette
dernière dépend de la protection de l’acier .
4- Caractéristiques d’isolations thermiques et phoniques :
L’acier étant un matériau conducteur , ses capacités d’isolation ne
sont pas élevées , mais une combinaison de l’acier avec d’autres
produits donne lieu à des éléments à grandes capacités d’isolation .
5- Coût :L’acier dans certains cas être le seul matériau qui réponde
aux contraintes économiques et techniques imposés
Caractéristiques de l’acier :

8. Avantages:
1-Facilité de mise en œuvre, de démontage , autant que de recyclage.
2-La liberté et flexibilité formelle.
3-La préfabrication des éléments qui implique la rapidité d’exécution.
4-La légèreté de l’ossature, (la masse d’une ossature métallique est six fois
moindre que celle d’un ouvrage en béton ).
5- la standardisation des éléments de la structure .
6- Il permet d’avoir de grandes portées.
7- L’acier est un matériau plus rentable et plus esthétique .
Inconvénients :
1-Le mauvais comportement au feu.
2-La corrosion(mauvais comportement dans le sol à cause son humidité).

9. II-Les différents types de systèmes :
Il y a plusieurs systèmes qu’on peut les rassembler en
deux : 1- Système porteurs des halles
2- Système porteurs des bâtiments
1- Système porteurs des halles :
Les structures porteuses constituent les systèmes de
l’espace dont le comportement sous charge est
tridimensionnelle(spatial) composé de paroi, coques ou
nappes .Elles permettent de couvrir des grands espaces .
Pour les halles courantes , les portées des cadres se
situent entre 10-30m .pour les très grandes halles ,
notamment celles distinées au sport et au spectacle , des
portées de 50m ou plus sont possibles .

10. Traverse
horizontale
Traverse et montants de
hauteur variable
Traverse
brisée
Traverse
inclinée
Traverse renforcée
Cadres multiples
Traverse arquée
Exemples des cadres des halles:
-La traverse des cadres peut prendre des formes très diverses
-Les cadres peuvent être simple ou multiples à une ou plusieurs nefs .

11. De 10 à 30 m De 5 à 7 m
Max :15m
Max :50m
Portées et écartements des cadres :
Portée Travée

12. 1-1-Structure en shed :
On appelle shed une partie de toiture en forme de prisme triangulaire
horizontale dissymétrique .
La halle est alors caractérisée par une élévation en dents de scies .
-Avantage: - Obtenir des surfaces vitrées en pan incliné du shed .
-Inconvénients:-Problèmes d’étanchéité , dus à l’eau de pluie ( neige ).
-Le volume de comble non utilisé à chauffer ou à climatiser .

13. 1-2-Structure spatiale: ( Tridimensionnelle ).
Elle est composée de barres, de plaques , ou de parois liées entre elles
de façon à se suffire à elle-même la résistance à toutes les forces
provenant de toutes les directions de l’espace .
La plus part des structures tridimensionnelles en acier sont
composées de réseaux (treillis, grilles ) formés de barres droites et de
nœuds (structures réticulées )

14. a) Grille de poutres: sont formées de profilés laminés , de poutres
composées à âme pleine ,de poutres treillis ou de poutres réalisées en
tubes portant dans les deux sens .
Poutre principale
Poutre secondaire
Grille de poutres
orthogonales
Grille de poutres croisées :
les poutres longues
s’appuient sur les courtes .
Cette grille de poutres orthogonales
n’est pas rigide dans le plan .Il faut
donc la contreventer par des barres
diagonales supplémentaires .

15. b)Treillis spatiaux :
-Un Treillis spatiaux est formé de deux plans parallèles de barres croisées
(les membrures) dont les nœuds sont reliées par des diagonales constituant
l’âme du treillis (c’est-à-dire la superposition de deux nappes
bidimensionnelles uniformes , liaisonnées entre elles ).
-Si les nappes supérieure et inférieure comportent des mailles triangulaires
ou hexagonales on nomme ces systèmes tridimensionnels .
* La différence
entre le treillis
spatiaux et la grille
de poutres est que
les nœuds
supérieur ne sont
plus à la vertical
des nœuds
inférieure .

16. Système Méro :
C’est un système à nœuds sphériques qui se
caractérise par une forme de boule percée
de trous taraudés permettent de raccorder
de manière parfaitement centrée des barres
tubulaires munies d’un filetage d’extrémité.

18. Les caractéristiques d’un système tridimensionnel:
-Complexité apparente et le grand nombre d’éléments qui les constitue .
-L’emploi d’éléments inclinés .
-La nappe peut être visualisée comme l’assemblage d’éléments pyramidaux .
-Les liaisons des éléments entre eux arrive à 8-10 et plus par sommet .
-Utilisation :
-Ce système est utilisé pour des nappes cintrées dans les (voûtes ) ou deux
directions (dômes géodésiques ).
- les avantages :
-Ces structures couvrent des surfaces importantes
-Le poids est extrêmement réduit .
-Elles peuvent être réalisées avec des tubes ou de simples cornières en acier .
-Il est capable de franchir des portées jusqu’à100m .
-Le nombre réduit d’éléments différents .

19. c) Surfaces courbes : Les cadres de halles peuvent prendre la forme
d’arc plan .
* Surfaces à simple courbure :
ces structures sont essentiellement des nappes cylindriques .
La portée est de l’ordre de 20m pour des surfaces cylindriques à une nappes et de
60m pour les surfaces à deux nappes .

20. Exemple d’une surfaces à
simple courbure

21. * Surface à double courbure: la forme la plus simple c’est la calotte sphérique
(coupole parabolique).Elle permet d’atteindre des portées de 40m (simple
nappe ) , à plus de 100m ( double nappe ) .

22. D/Structure plissée :
C’est une structure spatiale formées par la juxtaposition des surfaces
planes (les pans ) de façon à former une surface prismatique ou
pyramide .
Les pans peuvent être constituées de voiles en béton de treillis
métalliques ou de tôles profilées .

24. Espace libre
Tirant
Poteau
Mât Mât
1-3- Structures particulières :
A/Structure suspendues:
Une couverture de halles rigides , supporté non seulement par des montants
mais surtout par des câbles , des tirants ou des haubans , à fin
d’augmenter les portées libres .Cette solution convient également bien
pour les hangars d’avion.
Poteau
Câbles

25. b) Structure tendue :
Couvrir une grande surface libre avec une toiture légère et translucide ,
elle nécessite l’utilisation de matière synthétique disposée selon des
formes qui rappellent les tentes .
Structure d’une tente

26. Avantage :Les câbles constituent la maille de la structure tendue qui
résiste elle –même aux actions extérieures .
Câble
tenseur
Câble
porteur
A diagonales tendues
A diagonales comprimées
Inconvénient : Elles sont très exposées à l’effet du vent .

27. Nappe de câbles porteurs
+ fibre de verre
Montage d’une rotule de tirant
c) Structure à membranes :
Ces structures comportent des surfaces à double courbures
formées de membranes minces et souples (plaque
métallique , ou textiles ) travaillant en traction .
-Les membranes sont supportées par des portiques , des arcs ou des
structures de types : pylônes et câbles .

28. Usage des membranes tendues :
- Ils sont employés pour des constructions temporaires .
-Dans les auvents – Dans des espaces non clos .
- Dans des constructions pliables ou démontables .
- Les avantages :
-Le poids propre des structures tendues est faible .
-Les câbles sont fixés par des écrous ou des clavettes .
Liaison mât-Câble

29. Le stade olympique de Munich
En 1970- 1971. Maillage de câbles
750x750 mm et couvertures en
verre translucide
Exemple :

30. II- SYSTEMES PORTEURS DES BATIMENTS :
1- Les systèmes porteurs usuels :
A/ Ossatures articulées : Touts les assemblages entre éléments porteurs
(poteau, poutres )sont considérés comme des articulations .Les
contreventements sont des treillis métalliques ou des parois en en B . A .
Dalle (et contreventement
horizontal).
Solive
Sommier
Poteau d’angle
Poteau extérieur
Contreventement vertical
transversal
Solive de rive
Contreventement
vertical longitudinal
Poteau intérieur

31. B/ Ossatures à noyau central :
B-1-Structures à un noyau central:
Il est possible de disposer des locaux de service en béton armé au centre du
bâtiment de façon a constituer une structure verticale très rigide appelée noyau
centrale. On l’utilise pour lui transmettre toutes les forces horizontales au
moyen des dalles ou des contreventements .

32. On distingue trois types des noyaux :
1.Noyau central en béton armé
2. Noyau en cadre rigide
3.Noyau en treillis

33. B-2- Structure à plusieurs noyaux centraux :
Quatre noyaux
Le noyau en B A est rigide mais on trouve souvent des problèmes
d’assemblages entre ce noyau et la structure en acier qui l’entour .

34. C/ Structure suspendue :
Une structure suspendue peut être considérée comme un cas particulier
d’une structure articulée à noyau central.
Il s’agit en fait d’une série de planchers suspendus à un chapeau similaire .
Le RDC libre

35. vent
vent
Chapeau
en treillis
Tirant
L’avantage du chapeau en treillis :
réduction des déplacements horizontaux d’une structure articulée
avec noyau central .

36. D/ Ossature en cadres rigides :
On réalise des cadres rigides pour éviter de disposer des contreventements gênants entre
les poteaux de la structure porteuse .
-Avantages: -Gain sur les dimensions des sommiers et une grande marge de sécurité en cas
d’accident ou incendie.
- Une grande économie de la structure porteuse .
- Inconvénients: - Il est plus coûteux que les contreventements .
- la réalisation de nœuds rigides est coûteuse et compliquée pour le montage .

37. On réalise des cadres plans rigides dans le sens transversal
et on stabilise par des contreventements dans le sens longitudinal .

38. E/ Structure en tubes :
Le système consiste en un double tube rigide encastré dans le
sol, la disposition des poteaux .
On trouve la structure principale dans le contour de tubes pour
donner une liberté totale pour l’alignement de plancher .

39. •Système en tube.
L’exemple le plus
connu étant celui
des tours
jumelles du
World Trade
centre 1973-2001
à New
York .Architecte:I
- Pei.

40. Structure en tubes modulaires :
Dans les bâtiments à grandes dimensions , la juxtaposition de
plusieurs tubes a un intérêt particulier dans la conception d’immeuble
de grande hauteur , c’est à dire dans ce type le centre de gravité est
en bas du bâtiment donc on peut assurer la stabilité de l’édifice .

41. 2- Systèmes porteurs particuliers :
A/ Structure à treillis alternés :
Dans certains bâtiments ou une grande distance entre poteaux est
nécessaire la hauteur statique des sommiers devient un inconvénient , car
elle augmente considérablement la hauteur du bâtiment .
Cette structure s’applique à des bâtiments longs tels que hôtels , hôpitaux ,
parkings couvets ou écoles .
Exemple: centre Jorge Pampido – Paris-
France .
Renzo Piano et Richard Rogers -Architectes

42. Le système de treillis alternés

43. B/ Bâtiments à portiques :
Les bâtiments à portiques ne comportent pas de poteaux intérieurs .
Toutes les charges sont reprises par des suspentes qui les transmettent
aux traverses des portiques en toitures .
Agence
d’architecture .Cepezed-
architecte 1999

44. C/ Bâtiments –Ponts :
On appelle bâtiment- pont une structure reposant sur des points d’appui
très espacés ,de façon à enjamber une grande distance .Le bâtiment est
conçu comme un pont de grande portée dont toute la hauteur est utilisée
pour constituer la structure porteuse .

45. Dans n’importe quel système il existe trois parties
essentielles de structure qui sont :
1- L’infrastructure .
2- La super structure .
3- La couverture .

46. I- L’INFRASTRUCTURE:
Elle représente l’ensemble des fondations qui doivent
remplir la fonction suivante :
Transmettre au sol :
–Des charges permanentes:poids de
toiture,planchers,murs…
–Des charges d’exploitation:
1-Statiques:meubles,matériel,dépôts…
2-Dynamiques:machines,personnes…
–Des charges d’actions
climatiques:neige,vent…
Éléments
porteurs
Fondation
Sol

47. •Fondation superficielles:
Fondation
ponctuelles.
Semelle
filante.
Radier.
.Fondation profondes:
Tirant
D’ancrage.
Fondation
Sur pieux.
Fondation
Sur puits.
Les types des fondations :

48. I- Fondations superficielles: (0.60 - 1.50 mètre )
Sont conseillées pour les sols résistant bien à l’écrasement quand le
corps de la fondation ne subit que des charges verticales .
La profondeur 80cm au minimum .
Se sont toujours en béton armé .

49. Exemples de
fondations
superficielles
Dalle plane

50. 1-FONDATIONS PONCTUELLES:
Ce sont des fondations supportant des poteaux , et sont généralement de
formes en plan très simples (carrées , rectangulaires , ou très rarement
circulaires) .
Particulièrement adaptées pour reprendre des charges ponctuelles verticales ,
comme issues de poteaux en acier .
Elles sont plus économiques .

51. 2-FONDATION A SEMELLE FILANTE:
Utilisée quand:
-les poteaux sont relativement proches les uns des autres .
- Les fondations individuelles d’une rangée de poutres sont si volumineuses
qu’elles ne forment pratiquement plus qu’une seule et unique fondation
Utilisée comme soubassement pour les murs en maçonnerie ou en béton armé

52. 3-Les fondations sur radiers :
Les radiers sont moins
utilisés comme
soubassements que pour
créer l’encaissement d’une
cave .
Ils sont peu appropriés
pour répartir sur une grande
surface les charges
ponctuelles élevées de la
construction en acier .
L’utilisation du radier devient nécessaire lorsque les semelles continues ou
isolées deviennent exagérément très larges et tendent à se toucher .
Limiter les risques
de tassement
différentiel

53. II- LES FONDATIONS PROFONDES: (au-delà de 5.00mètres )
– Transmettre des efforts normaux de traction dans le sol.
– Ils sont ancrés dans une tête en béton armé qui permet leur liaison avec des
éléments de la construction en acier.
Par injection
1- Tirants d’ancrage:

54. Les puits sont des fondations
semi- profondes jusqu’à
environ 6 m de profondeur .
On les utilisent lorsque la
couche superficielle
présente une résistance
insuffisante ou lorsque les
charges sont importantes et
concentrées.
2-LES FONDATIONS SUR PUITS:

55. 3-Fondation sur pieux.
Les fondations sur pieux sont utilisées lorsque le sol résistant nécessaire aux
assises d’une construction se trouve à une grande profondeur (plus de 30m ).
La solution par pieux est plus économique et ne présente pas l’inconvénient
d’un tassement sensible du sol .

56. La capacité portante d’un pieu provient de son
frottement avec le sol des couches qu’il traverse .

57. *Pieux en béton: coulés sur place.

58. *Pieux mixtes :enfoncer des pieux en acier dans le
sol et on les bétonne sur place.

59. *Pieu en acier préfabriqué

60. Les fondations sont généralement en béton
armé,rarement en acier,plus jamais en maçonnerie
ou en bois(en raison de leur mauvais comportement
dans le sol à cause son humidité) .
Fondation
en acier.

61. Les assemblages:
Les assemblages:
Liaison
articulée Liaison
encastrée
Liaison : poteau- fondation

62. 1- L’encastrement :
L’encastrement des pieds de poteaux doit être très rigide
pour empêcher les mouvements de rotation et de translation
des poteaux .Le système encastré nécessite donc des
fondations plus importantes et plus onéreuses que le
système articulé .
Il y a trois façons concernant la réalisation de
l’encastrement :
1- A l’aide des tiges d’ancrages.
2- A l’aide des chevilles d’ancrages .
3- Encastrer directement le montant dans le massif du béton.

63. 3
1
2
1-mortier de scellement
2-plaque de prés celé.
3-écrou de réglage.
1
1
1
2
3
4
5
1:trou agrandi
2:réglage du niveau.
3: tige d’ancrage.
4:plaque d’assise.
5:évidement
A - A l’aide des tiges d’ancrages:

64. Cheville.
p. d’assise.
1
2
1:réglage du niveau
2:appuis éventuel
B- A l’aide des chevilles d’ancrages : C- Encastrer directement le montant
dans le massif du béton

65. Exemple:
pied de poteau encastré:
1 - Poteau HEA
2 – Plancher RDC.
3 - Platine d'extrémité
4 - Tige d'ancrage fileté
scellé dans le béton
5 - Cale
6 - une cavité pour le
coulage du béton

66. Centre international des
MMPP à ROISSY en France
(Vale d’Oise)
1996

67. 2-ARTICULATION:
Poteau
Fondation
Platine
Ancre
ancre
Les pieds de poteaux sont articulés
quand leur mode de fixation leur
permet de s’incliner sur leur base et
de se déformer sans fendre ni
fissurer le massif de fondation .

68. 1:poteau HEA.
2:plancher RDC.
3:platine d’extrémité.
4:tige d’ancrage.
5:plaque d’assise.
Coupe BB.
Coupe AA.
Exemple de pied de poteau
articulé:
platine d'extrémité et plaque d'assise

69. Ancrage droit
Ancrage avec clé.
Ancrage avec
contre courbure.
Ancrage avec
Plaque circulaire
Les différents
types des tiges
d’ancrage
Ancrage à
Angle droit.

70. EXEMPLES DE FIXATION DU
EXEMPLES DE FIXATION DU
POTEAU A LA PLATINE
POTEAU A LA PLATINE

71. Barrière de péage et
bâtiment d’exploitation
1998
Jean_Pierre Conqui

72. I- LES POTEAUX :
les poteaux sont des éléments de charpente
utilisés en construction métallique comme supports
d’ossature , de plancher.
Ils travaillent donc principalement en compression .
La super structure :

73. Profilés creux
Profilé composé Profilés caissonnés.
Profilés laminés
Les types des poteaux:
Les types des poteaux: 1_ Les poteaux en acier :
1_ Les poteaux en acier :

74. 2- Les poteaux mixtes :
2- Les poteaux mixtes :
Poteau en acier avec noyau porteur en béton
Poteau totalement enrobé dans le béton armé en profilés

75. -une gamme de profilés économique
-forme :*de H, dotée d’ailes larges offrant une bonne résistance au
flambement dans les deux directions
* Leur section est compacte, inscrite dans un carré .
Types: *Pour une même hauteur de profil, la gamme HE existe en trois
séries :
(HEA, HEB, HEM) permettant une progression de la capacité portante par la
variation des épaisseurs d’âme et d’aile.
-utilisation: utilisés comme poteaux pour la reprise d’efforts importants .
- Les profilés en H:

76. -Poteau composé : Éléments à Treillis
Montant
Membrure
Barres de treillis
Montant à Treillis
Avantages: -Résistance au flambement
et à la flexion
- Fabrication coûteuse
Inconvénients :

77. Aérogare de copénhage
Le tube constitue théoriquement la section
idéale à donner aux poteaux mais
pratiquement il présente de réelles difficultés
d’assemblages .
Plaque
métallique
-Poteau en tube :
Bague d’assemblage.

78. Exemples d’assemblage poteau - poteau
- Tronçons
soudés
- Bout à bout joint par plaques boulonnées

79. Liaisons:
- Raidisseurs et plaques
d'about (croisement de
poutre et de poteaux)
Éclisses soudées sur poteau
Plaque
d'about
Cornières poinçonnées
Tasseaux et
cornières

80. II- LES POUTRES :
Les poutres sont des éléments de charpente qui
travaillent essentiellement en flexion sous l’action de
charges verticales . Elles sont utilisées en
construction métallique comme solives pour soutenir
les planchers , comme linteaux pour soutenir une
maçonnerie , comme limons d’escaliers ou encore
comme éléments de construction d’un pont de
roulement , ou d’un tablier de pont .

81. Les poutres:
Les poutres à
âme pleine
Les fermes
Les pannes
Les poutres à
treillis.
Les différents types de poutres :
On utilise le plus souvent deux sortes de poutres : des poutres à âme
pleine (simples ) et des poutres à treillis ( composées ) .

82. POUTRE EN I
POUTRE EN I POUTRE EN H
POUTRE EN H
POUTRE EN U
POUTRE EN U
POUTRE EN L
POUTRE EN L POUTRELLE
POUTRELLE A
ALVEOL
LVEOLA
AIRE
IRE
* Les poutres à âme pleine:
Ce sont des poutres à un seul profilé constituées par des fers en I , en H , en
U , et en T . Chacune comprend deux parties : l’âme et les semelles (les ailes ) .
Les poutres varient entre elles en fonction de la longueur de leur portée; de
l’épaisseur et la hauteur de l’âme ; et de l’épaisseur et la largeur des semelles .
Quelques fois utilisées si les profilés laminés ne peuvent s’insérer dans les
hauteurs imposées .

83. -La forme: est inscrite dans un rectangle et le profil présente des ailes
plus étroites et plus épaisses que l’âme. Jusqu’à 300 mm de hauteur, la
largeur des ailes est sensiblement la moitié de cette hauteur.
il est plus flexible .
-Types: Il y a deux types : IPE et IPN .
-utilisation: Ce type de poutres (profils) est très utilisé pour les
planchers des bâtiments à étages –
•Très économiques
• Facilité des assemblages due à l’épaisseur constante de leurs ailes .
IPE
IPE
* Les profilés en I :
IPN
30cm
15cm

84. ce profilé est mono symétrique.
forme: est inscrite dans un rectangle et le profil présente des
ailes plus étroites que l’âme.
- Types :Deux Types :(UAP et UPN )
-utilisation:
* poutres de rive de plancher , assurant la fonction d’arrêt de coulée.
*Ils peuvent être jumelés et utilisés comme poutres moisées de
plancher , éventuellement caissonnées .
UAP
UPN
* Les profilés en U:

85. Cornière à ailes
égales
Cornière à ailes
inégales
Fer L
* Les marchands :
Des profilés en T

86. *Les profilés divers: Les poutres creuses:
Ils sont essentiellement des produits de formes géométriques
simples : profils angulaires (cornières, tés, petits fers U), des fers
plats, profils pleins. ronds, des carrés et des hexagones .
tube circulaire
Tube rectangulaire Profil a âme double

87. On trouve les types
suivantes :
Profilés à chaud :
IPN, IPE, UPN, HEM.
Les profilés à froid : très
légères en tôle pliée, ils
ont une grande inertie .
•Les pannes (profilés):

88. CORNIERE
CORNIERE A AILES EGALES
A AILES EGALES
OU INEGALES
OU INEGALES
PROFIL
PROFIL M
MULTIBEA
ULTIBEAM
MS
S
Profiles minces
Profiles minces
O
OM
MEG
EGA
AS SY
S SYM
METRI
ETRIQUE
QUE

89. Poutre à treillis avec dalle préfabriqué
Poutre rempli de béton
entre les aile.
•Dalle.
•Manchon tubulaire
POUTRE
POUTRE MIXTE
MIXTE
On trouve deux types particuliers de poutres
mixtes :
1-Les poutres mixtes à treillis qui permettent de
franchir de grandes portées
2-Les profilés remplis de béton entre les ailes .

90. conduit sommier solive
Dalle
solive sommier
dalle
ouverture
poteau conduite
solive
Dalle
Conduite
sommier
Les poutres à deux niveau.

91. Les ouverture des poutres.

92. * Les poutres à treillis :

93. Les Poutres à treillis :
Il existe deux types des poutres à treillis :
1 – Poutres à treillis rivées : Les membrures des poutres à
treillis sont composées de cornière , de poutrelles en U accolées , de
cornières d’âme et de semelles , de poutrelles en U , en I ou en H .
2- Poutres à treillis soudées : Les membrures sont le plus
souvent constituées par un fer en T ou une poutrelle refendue sur
l’âme desquels sont soudées directement les barres de treillis en
cornières jumelées ou en cornières simples enfourchées .on peut
aussi former des poutres caissonnées avec les mêmes profilés que les
poutres rivées .

94. En K
En N
En V
En X
- selon la disposition des barres on distingue :

95. Exemple d’une
poutre à treillis à
trois membrures.

96. Exemples des nœuds soudés
NŒUD D’UN TREILLIS:
NŒUD D’UN TREILLIS:

97. Poutre échelle:
Dans le but de permettre de très grandes portées ou de supporter de très fortes
charges et surcharges , le recours aux poutres composées (triangulées )
appelées aussi poutres – fermes est souvent la seule solution .Si la poutre est
composée de triangulation de hauteur régulière , on l’appelle souvent poutre
échelle .cette dernière ressemble à une poutre de très grande hauteur mais
évidée ce qui lui donne une plus grande légèreté et une économie de matière
sans pour autant diminuer de sa capacité de résistance .

98. Ferme droite
Ferme trapézoïdale
Ferme triangulaire

99. Positionnement de la poutre:
1-La poutre est positionnée sous la dalle:
Lorsque les poutres sont disposées sous la dalle, l’âme des
poutres peut être utilisées pour le passage des
canalisations, gaines et fileries ( à travers les ouvertures
des poutres ) .

100. 2-La poutre est incorporée dans la
dalle:

101. LES ASSEMBLAGES :
Les assemblages sont des dispositifs qui permettent
de réunir deux ou plusieurs pièces entre elles .Il
existe plusieurs types d’assemblages dans la
construction et plusieurs techniques pour les
réaliser .Ils doivent cependant tous obéir à la même
règle : les assemblages ne doivent jamais affaiblir la
résistance des pièces .

102. 4- Les assemblages
« Assemblage au moyen de courtes tiges métalliques dont
on écrase la pointe » (Encarta 2004)
1-le rivetage: C’est un assemblage à liaison permanente des éléments
d’un ouvrage du BTP au moyen de rivets .cette technique est aujourd’hui mois
utilisée en construction métallique qu’autrefois .
Son apprentissage sert à l’entretien et à la réparation des ouvrages rivés
Tige
Éléments à
assembler
Contre
bouterolle
bouterolle
Compression

103. 2-Le soudage: C’est un procédé d’assemblage utilisé en construction
métallique .Le soudage à la flamme oxyacétylénique et le soudage à l’arc
électrique sont des moyens de chauffage qui permettent d’éléver à la température
de fusion les bords des pièces de métal à assembler .
Cordon de soudure
Soudure
en bout
Soudure
d’angle

104. 3-Le boulonnage :c’est un procédé d’assemblage utilisé dans la
construction métallique .Il consiste à assembler des éléments de charpente au
moyen de boulons posés dans des trous préalablement percés .
Élément 01
Élément 02
Boulon
Tête
hexagonale
Vis à tige
filetée
rondelles
Écrou
Clés (dynamométrique)

105. Assemblages articulés

106. Il y a différentes façons
d’assembler une poutre sur
un poteau en construction
métallique , selon que la
poutre peut pénétrer ou
non dans le poteau et que
l’assemblage sera soumis
à un simple effort tranchant
ou à d’autres sollicitations .
Assemblage de poutre sur poteau :

107. Poteau
continu

108. Assemblage simple

109. Assemblage de poutre par
éclisses soudées sur le poteaux
Assemblage de poutre a un poteau en
caisson par couvre-joint d’âme
soudé sur le poteau

110. Assemblage poutre -poutre
ASSEMBLAGES SOUDES RIGIDES
ASSEMBLAGES SOUDES RIGIDES

111. Assemblages
boulonnés
rigides.
Assemblage
boulonné

112. Assemblages boulonnés rigides.

113. Assemblages particuliers
Assemblage poutre -mur porteur
Niche ou réservation
Poteau -poutre à treillis

114. ASSEMBLAGES RIGIDES DANS LES 4 SENS
ASSEMBLAGES RIGIDES DANS LES 4 SENS

115. LES
CONTREVENTEMENTS :
Les contreventements sont des éléments
de la structure qui ont pour rôle d’assurer
la stabilité horizontale et l’indéformabilité
de la structure en s’opposant à l’action de
forces horizontales et par conséquent de
la construction . Ils sont de deux types :
1- horizontaux . 2- verticaux .

116. Le contreventement vertical:
Il maintient les éléments verticaux comme les poteaux , les montants , en place ,
et éviter tout risque de rapprochement ou éloignement de ces éléments les un
par rapport aux autres .Les éléments de stabilité verticaux sensibles à la torsion
(croix, panneaux…) doivent être disposés selon deux directions non parallèles et
dans trois plans au moins. Dans la mesure du possible, on doit veiller à une
disposition répartie et homogène, à chaque niveau, au moins trois
contreventements autour du bâtiment.

117. Les différents types des contreventements :

118. Contreventement
horizontal:
Détails de treillis:
Barre de contreventement en cornière
Contreventement en V Contreventement en X
Gousset
Posé horizontalement afin
de permettre le maintien
des fermes , traverses ou
poutres en place .

119. Assemblage dans les
contreventements:
Contreventement par
un fer plat sur
gousset
Contreventement par cornières
Contreventement par tube rond

120. Exemple : La Swiss Re,
Norman Foster, architecte

121. LES PLANCHERS :

122. Composition des planchers:
Un plancher se compose des éléments suivants :
1-La poutraison: un réseau de poutre métalliques horizontales (solives et sommiers
) qui transmet aux poteaux les forces qui sollicitent la dalle .
2- Revêtements: inférieurs(faux-plafond) et supérieur(isolation,chape, sol).
3- Dalle : en béton coulé sur bac nervuré en acier, collaborant ou non (coffrage
perdu), dalle en béton armé, éventuellement sur pré dalle industrialisée platelage
léger en panneaux de particules posés sur bande ou sur plots.
Les planchers sont des éléments répétitifs dans la structure d’un bâtiment élevé , il
est donc avantageux de prévoir des planchers de faible hauteur, de faible poids et de
montage rapide .

123. Revêtement de sol
Chape
3-Etancheité
Isolation
Chape de
nivellement
Dalle
Structure
porteuse (poutre)
Plafond
suspendu
*Exemple de composition d’un plancher:

124. Les planchers :plans horizontaux rigides
Ils participent pleinement au bon comportement de l'ouvrage et aux reprises de
charges. En effet, ils sont conçus pour supporter :
- les charges verticales, issues du poids propre du bâtiment et des charges
d'exploitation,
- les charges horizontales liées aux conditions de vent.
Fonction des planchers:

125. SYSTEME DE POUTRAISON DE PLANCHER
SYSTEME DE POUTRAISON DE PLANCHER
SOUDURE D’ANGLE
SOUDURE D’ANGLE

126. •Perspective.
A *Plancher à un niveau de poutres :
-La dalle s’appuie seulement
Sur des solives qui prennent
appuis directement sur les
Poteaux.
-Les solives sont constituées
de profilés laminés , de
poutrelles ajourées ou de
profils composés à âme pleine
ou évidée .
-Les conduits sont placées
Longitudinalement à travers
les âmes des solives et
transversalement entre elles .

127. B* Plancher à deux niveau de poutres :
Les poutres enchevêtrées
représentent une hauteur de
plancher réduite mais
nécessitent le passage des
conduit à travers l’âme des
poutres.
Les poutres superposées
exigent une grande hauteur
mais offrent une grande
liberté pour le passage des
conduits.
La dalle s’appuie sur des : Solives et sommiers.
-Ils peuvent être superposés ou enchevêtrés.
•Perspective.
Utilisation : Il convient les
bâtiments comportant de
nombreux équipements
techniques

128. Exemples de planchers à deux niveaux de poutres

129. C* Plancher à trois niveau de poutres :
1-membrure supérieur du poutre
Maîtresse (solive).
2-poutre maîtresse.
3-sommier.
1
2
3
-La dalle s’appuie sur une trois
niveaux de poutres(les poutres
maîtresses)
Il y a trois possibilités de réalisation:
Superposé ou enchevêtré ou bien
La membrure supérieur de la poutre
maîtresse présente aussi les
solives.

130. REALISATION
REALISATION
D’UN PLANCHER
D’UN PLANCHER
SUR POUTRES-
SUR POUTRES-
SOLIVE
SOLIVE

131. P
PLANCHER COLLABORANT
LANCHER COLLABORANT
COFFRAG PERDUS
COFFRAG PERDUS
P
PLANCHER COMPOSITE
LANCHER COMPOSITE
SLIM FLOOR
SLIM FLOOR
Les types
des planchers

132. A - Dalle pleine plane B - Dalle alvéolée précontrainte
C - Dalle pleine sur solives
D - Dalle pleine sur bac
acier et
solives
E - Dalle nervurée B.A.
G - Dalle sur bac
acier + nervurés
B.A.
F - Dalle alvéolée B.A
(poutre incorporée)
Types de dalles :
Dans les bâtiments à
ossature métallique , la
dalle est souvent réalisée
en construction mixte avec
tôle profilée en acier .

133. 1- Les dalles de planchers en béton armé:
Pré dalle.
A l’aide de pré dalles
préfabriquées contenant
l’armature et recevant le
béton coulé en place .
•Dalle pleine réalisée en
béton coulée en place sur
coffrage en bois .
Souvent une dalle
simple portant une seule
direction , plus rarement
porteuse dans deux
directions .

134. 2-Les dalles mixtes (plancher collaborant) :
Poutraison
attache
Tôle profilée
armature
•Dalle mixte avec
Tôle profilée.
Composée d’une tôle profilée en acier sur la quelle on coule une
dalle en béton comportant un léger treillis d’armatures .

135. 3- Plancher mixte avec connecteur:

136. 4- Dalle sur coffrage perdu:
Dalle coulé en place
Solive
Armatures
Inférieur
Supérieur
Armatures
C’est un cas exceptionnel
d’un plancher collaborant.
Dans ce type de dalle la tôle
est un coffrage . Une
armature traditionnelle est
disposée dans les nervures
de la tôle afin que la dalle se
comporte comme une dalle
nervurée portant dans une
seule direction entre les
solives .

137. 5- Plancher métallique:
Sert d’armature
Gaine
(réservation)
Alvéole servant de
conduite technique
Tôle
plate
La tôle profilée en acier est seule portante .Selon la grandeur des nervures de la tôle,il est
possible d’utiliser les alvéoles pour le passage des conduites techniques.
On augmente la capacité portante d’un plancher par la superposition de deux tôles
profilées , serties ou soudées entre elles dos à dos de façon
à créer un
plancher cellulaire .
Si les assemblages entre Les tôles et la poutraison sont suffisants ,dans ce cas Ce type
constitue un Contreventement.
Coulé en place sur la tôle .

138. 6- Plancher mince (Slim Floor)
Tôle
Poutre intégrée
Béton
préfabriqué
Poutre intégrée
C’est une dalle constituée d’éléments préfabriqués en béton armé , alvéolés pour
alléger la structure porteuse .
Plancher mince = ( plancher mixte ) = plancher à poutres intégrées :ces derniers
sont des profilés composés à âme pleine possédant une aile inférieure plus large
que l’aile supérieure afin de constituer un appui pour les éléments préfabriqués ou
pour la tôle profilée .

139. 7- Plancher- dalle en béton armé:
La dalle massive en B.A transmet
directement les charges aux Poteaux .
Il est nécessaire de renforcer la tête des
poteaux par une structure métallique
particulière incorporée à la dalle appelée :
chapiteau , champignon , ou tête de
poinçonnement.
Avantage : Ce système offre une
entière Liberté pour le passage des
Conduites technique sous la Dalle.
Inconvénient : les portées sont
limitées en raison de L’épaisseur et le
poids de La dalle.
Dalle
préfabriquée
chapeau
Dalle
préfabriquée
chapeau

140. LES FACADES :
Façades
des halles
Façades des
bâtiments
Les façades

141. • Façades métalliques.
• Façade en verre.
• Façades panneaux.
• Châssis pré assemblés
• Façade en maçonnerie.
I- Façades des bâtiments :
Façades légères:
Façades lourdes:

142. 7
6
3
1
2
4
5
4
A*Façade panneau:
1-Façades lourdes :
1-Tole en aluminium éloxé.
2-vide d’air.
3-isolation thermique (100mm).
4- élément préfabriqué.
5- profil de fixation.
6- plancher.
7-poteau.
C’est une façade comprenant
plusieurs couches mise en place les
unes après les autres , en de
panneaux multicouches préfabriqués .
Le panneau intérieur est l’élément
porteur principal de la façade fixé
directement sur l’ossature du bâtiment
(Béton Léger 50%).
Les joints sont réalisés en mastique
ou matériaux plastique bétumé
assurant l’étanchéité de l’air .

143. Panneau lourd.
3 à 5m.
0.2 à 0.25 m.
2.8
à
3.5m
1-Isolation.
2-Baie.
3-Allége.
1
2
3

144. B*Châssis pré assemblé.:
Châssis pré assemblé autoportant, préfabriqué de hauteur égale à un étage
muni de joints de dilatation et fixé directement au dalle , ou à la poutraison , ils
sont constitués de l’ensemble des éléments de façades.

145. C*Façade en maçonnerie:
1-Voile extérieur.
2-Voile intérieur.
3-Isolation avec par
1
3
2
4
5
Il y a deux voiles de briques .Le premier est un panneau extérieur filant
devant les planchers et les poteaux .Le deuxième est un panneau
intérieur s’appuyant sur la dalle et permet la fixation du voile.
Entre les deux panneaux il y a une couche d’isolation .

146. Fixation sur poteau.
Fixation sur poutre.
Fixation sur dalle.
Fixation des façades.

147. 1-Montage sur grille 2-Montage sur montant
2 - Façades légères :
1- Façade métallique :
a) Façades montées sur grille ou sur
montant .
b) Façades montées en panneaux .
c) Les bardages .
- Façades montées sur grille ou sur
montant :
1-Façade rideau suspendue devant les
planchers.
2- Façade insérée entre les planchers
visibles à l’extérieur ou en retrait
avec dalle en porte à faux
constituant des balcons ou
passerelles ( Les montants sont
invisibles ou visibles .On peut
également utiliser les poteaux
comme montants à fixation sur
chantier ou en atelier .)

148. 3-Montage en panneau
-Façades montées en
panneaux :
- Fixation directe sur
l’ossature primaire à l’aide de
cornière et de boulons .

149. 2-Les façades en verres:
Composées de panneaux de verres
transparents , teintés ou opaques .

150. Exemple :
Projet d’un
parking
aérien
(R+07).

151. II – Façades des halles :
1- Bardage simple peau.
2- Bardage double peau.
3- Panneau sandwich
- Panneaux en
béton Préfabriqué.
Façades légères
(les bardages). :
Façades lourdes:

152. •Façade légère. •Façade lourde.
1
2
3
4
5
6
7 1
8
9
1-Montant et cadre. 5-Isolation. 9-plaque préfabriqué en béton.
2-Revétement intérieur. 6-Revétement extérieur.
3-Fixation par boulon ou clé. 7- Joint thermique.
4-Liaison par boulon ou rivet. 8-Suspenssion des plaque.
1 à 3m.
140 à 200

153. A- Les façades lourdes:
Montant de
cadre
Plaque
préfabriqué
en béton
Suspension
des plaques
Dalle

154. Le bardage : « Simple paroi composée de tôle profilée »
1-Montant de cadre
2-revêtement intérieur.
3-revetêmnt extérieur ( tôle profilée )
4-fixation par boulon ou clous
5-liaison par boulons ou rivets
6-Isolation
7- joint thermique
B- Façades légères :

155. A * Bardage simple peau:
Tôle profilée
filière
•Simple parois en tôle,composée
de Plaques profilées ou ondulées,
en Acier ou aluminium
•Peut être isolé en plaçant des
isolants entre les filières,ce
genre de construction est utilisé
pour des Locaux de stockage
ou atelier
•Bandage sur filière

156. •Composé de deux parements
en tôle profilée ,généralement
de grande longueur,peut
comporter des fenêtres
incorporées,le bardage est
assemblé sur place,plaque par
Plaque.
•L’isolation (mousse expansée
mousse expansée)
participe à la rigidité du panneau
en particulier à augmenter sa
résistance au cisaillement.
cisaillement.
1-Montant.
2-Plateau de bardage.
3-tole.
4-bois. 6-isolation
5- isolation.
1
2 5
4
3
6
B * Bardage double peau:

157. « Panneaux composés de deux tôles en acier plates ou nervurées et d’une âme rigide
isolante,collée sous pression ou injection de mousse après collage préfabriqué en usine »
Larmier
(support)
attache
Tôle
profilée
Joint
d’étanchéité
Mousse
isolante
compacte
Profilé
en C
Montant
de cadre
C * Panneau sandwich :

158. 3
1
4
2
1
6 4
5
7
1-Bardage.
2-suspente.
3-Filière.
4-Montant de cadre.
5-Filière supérieure.
6-Travers.
7-Panne sablière.
Filière de façade.
Traverse de façade.
Ossature des façades :

159. La couverture constitue la partie supérieur d’une construction.
Elle a une double fonction :
La couverture doit reprise les charges :
-poids propre.
- les charges permanentes.
- les charges variables.
Les fonctions protectrices d’une
couverture sont les suivantes :
• étanchéité
• perméabilité
• isolation thermique et phonique
• contreventement horizontal
La couverture :
Fonction protectrice
Fonction porteuse :

160. CHARPENTE
CHARPENTE
METALLIQUE
METALLIQUE

161. Les toitures :
On distingue deux types de toitures:
1- Toiture plate (Toiture humide):
Le support de ces toitures peut consister une charpente en acier composée de
pannes sarmentées de tôles profilées .
Il y a deux types des toitures plates :
A- Toitures plates non isolées :Elles ne comportent qu’une étanchéité réalisée
soit par des lés bitumés collés directement sur la dalle , soit par des lis en matières
synthétique posées librement sur une couche d’égalisation , avec support ( tôles –
pannes ) et feutre de protection .
1-Gravier de lestage
2-Feutre de protection .
3-Etanchiété
4-Couche de support sur tôle ou
couche d’égalisation sur dalle .
5-Support (tôle – pannes ou dalle en
béton ).
6-Dallette en béton .

162. B- Toiture plate isolée :
Avec une couche d’isolant qu’elle rend obligatoire la mise en œuvre d’un pare
vapeur , l’épaisseur de cette couche se varie entre 60-150mm .
1-Gravier de lestage
2-Feutre de protection .
3-Etanchiété
4-Couche de support sur tôle ou
couche d’égalisation sur dalle .
5-Support (tôle – pannes ou dalle en
béton ).
6-Dallette en béton .
8- Isolation
9- Pare - vapeur
11-Couche de séparation (éventuelle).

163. Toiture inversée :
L’étanchéité est placée sous l’isolation et joue un rôle de pare
vapeur , aussi cette conception donne à la toiture une meilleure
durabilité.
1-Gravier de lestage
3-Etanchiété
5-Support (tôle – pannes ou dalle en béton ).
7- Couche filtrante
8- Isolation
10- Chape de réglage .

164. D- Toiture DUO :
Dans ce type ,l’isolation est divisée en deux couches séparées par l’étanchéité .
1-Gravier de lestage
3-Etanchiété
5-Support (tôle – pannes ou dalle en béton ).
7- Couche filtrante
8- Isolation
9- Pare - vapeur
10- Chape de réglage .

165. A- Toiture inclinée non isolée :
C’est la toiture la plus simple , les
éléments de couverture sont posés sur
des pannes.
2- Toitures inclinées (Toitures sèches ):
Cette toitures à un support constitué en charpente métallique avec
une pente d’au moins 5%.

166. B- Toiture inclinée avec isolation auto portante :
On utilise ce type si les pannes ne sont pas trop écartées , on insère entre
les pannes les panneaux d’isolation .
1-Panne 6-Tole supérieure ( couverture )
3-Plaque fibrociment 10-Sous-toiture
4-Isolation rigide 12- Pare – vapeur .
5-Lambourde

167. C- Toiture inclinée à double tôle : Elle comporte :
-deux tôles : une inférieure et une autre supérieure qui est
supportée par des lambourdes .
- Un pare vapeur collé sur la couche d’isolant .
6- Tôle supérieure ( couverture )
7- Lambourde supérieure
8- Cale ponctuel
9- Espace de ventilation
10-Sous-toiture
11- Lambourde inférieure
12- Pare – vapeur .
13- Tôle inférieure

168. D- Toiture inclinée en panneaux sandwichs :
L’avantage de ces panneaux est de regrouper les trois rôles d’une toiture
(étanchéité, isolation et pare vapeur ) ces panneaux permettent un
écartement des pannes grand .
1-Panne
6-Tole supérieure ( couverture )
13_Tôle inférieure
14-Noyau isolant

169. Dispositions d'assemblage:
Fixation
en plage
Fixation en
sommet de
nervure

170. La Pyramide de Louvre .
Paris; 1988(Ieoh Ming Pei)
Gare de TGV de Satolas .
(Lyon; France)

171. On va
présenter un
exemple local
de Sonelgaz
qui se situe à
El hassi en
2003 – 2004.

172. L’infrastructure:
En fonction de la nature du sol , on trouve des fondations superficielles
telles sont :
1- Des semelles filantes
2- Un seul radier au niveau
de la cage d’escalier.
3- Une seule semelle isolée

173. Le Coulage du béton.

175. Détail des plots :
Il y a deux types des
plots dans le projet de
Sonelgaz .

177. •Les tiges
D’ancrage.

178. Ferraillage type de longrines :

179. PLAN DE sous sol

180. La superstructure :
Cet immeuble est un exemple d’un bâtiment à ossature articulée,
composé d’un sous – sol , R.D.C.+ quatre niveaux .
Les éléments qui constituent la superstructure sont :
-Des poteaux (profilés) en H .
-Des poutres à âme pleine en I , U et en T .
-Des contreventements : * vertical ( en V , X et en K brisé )
* horizontal ( en X ) au niveau du plancher du dernier étage

182. Plan DE RDC

184. PLAN DE 1er ETAGE

186. Détails du 1er
étage

187. PLAN DE 2éme ETAGE

189. PLAN DE 3éme ETAGE

191. PLAN DE 4éme ETAGE

193. Détail d’un montant .

200. La couverture :
Détail du plancher du dernier niveau

201. Détail du plancher du dernier niveau

202. Les pieds de montants:
Parking aérien à Constantine R +05

210. Exemples
d’assemblages

211. Exemple d’un hangars (halle) dans la zone industrielle .

212. Conclusion :
Le système métallique
Forme Fonction
Structure
Des formes diverses
et audacieuses
Liberté d’aménagement
de l’espace
Grandes portées
et hauteurs .
La structure en acier
est elle-même la forme .

213. La bibliographie:
1- Construire avec les aciers .(Collection techniques de conception )
Édition: Paris – France -2002 .
2- Construire en acier :(Helmut C . Schulitz – Warner Sobek et karl J .
Habermann .)
3- Cours de construction métallique .(L . Fruitet ) édition: Dunod :1993 .
4- Charpentes métalliques ( Manfred A . Hirt et Michel Cristal )
Édition: Lausanne , Juillet 2000.
5- Techniques des ingénieurs (C5)
6- Conception des charpentes métalliques ( Manfred A . Hirt et Michel Crisinel)
7- Arguments acier(revue) 2002.
8- guide des métiers du bâtiment la construction métallique .
9- www. Acier construction .com .
10-www.google.fr.