Ce document présente un atelier sur les structures métalliques, abordant l'historique, les propriétés de l'acier, les éléments de structure, ainsi que des considérations sur la sécurité incendie et la protection contre la corrosion. L'acier, matériau central de la construction moderne, est décrit pour ses applications variées et ses interactions avec d'autres matériaux dans le bâtiment. La conclusion souligne l'importance pour les architectes de maîtriser les propriétés de l'acier pour des constructions innovantes et durables.

1. Département d’architecture
universitéMouloud Maameri TIZI-OUZOU
Atelier de 4eme
année - G: 4
thème: LES STRUCTURES METALIQUES
Présenté par:
•Chalal Khaled
•Lezam Lyes
Encadré par:
Mr: KACI CHAOUCH
Mr : MECHTOUB

2. LES STRUCTURESLES STRUCTURES
METALIQUESMETALIQUES

3. PLAN DE TRAVAIL
INTRODUCTION
1. BREF HISTORIQUE
2. DEFITION
3. LES PROPRIETES DE L’ACIER
4. LES ELEMENTS DE STRUCTURES
5. LE CONTREVENTEMENT
6. LES ASSEMBLAGES
7. LES STRUCTURES TRIDIMENSIONNELLES
8. LA SECURITE INCENDIE.
9. LA PROTECTION CONTRE LA CORROSION
CONCLUSION

4. INTRODUCTION
L’usage du metal revient aux ages les plus reculés de l’histoire, mais
à part le domaine de la guerre ce materiau n’est que timidement utilisé
dans les autres domaines
Le developpement de l’industrie a mis en disponibilité ce matériau
sous des fomats et des formes adaptable à tous les usages, et la
technologie a poussé jusqu’à leur optimum sses proprièté mecaniques,
physiques et chimiques.
La construction est l’un des premiers domaine qui en profite; d’abord
pour franchir les grandes portées puis venir en aide à d’autres matériau;
ainsi pour se géneraliser et devenir un élément quise trouve
pratiquement dans tous les corps du bâtiment.
C’est ainsi que notre choix s’est fixer sur ce thème qui est très général
et chatoyant du fait qu’il peut être abordé sous plusieurs angles de vues
Pour un souci de faisabilité nous nous sommezs contenter de la
description soutenue par des illustrations, les different modes d’utilisation
de l’acierdans les structures des bâtimemts évitant les détails qui
nécessitent des explications munitieuses
Pour ce faire nous avons utilisé quelques documents auxquels sera
fait référence. Manière de payer nôtre dette envers eux.

5. 1.Bref Historique :
Le fer a joué un rôle pérponderant tout au long de notre histoire même
il fut rarement utilisé pour des fins pacifiques .
Le fer est utilisé dans plusieurs domaines, selon les différents époques de
l’histoire:
Au 5eme siècle avant J-C en Grèce on utilise des clameaux métalliques pour
fixer les grands blocs de pierre, cette méthode est reprise plutard par les Romains.
En 532-537 après J-C en construisant Sainte SOPHIE a Constantinople des
barres de traction son utilise à la place des imposant voûtes.
Il est pratiquement impensable de réaliser des constructions Gothique sons
faire appel à ce mâtereau.
Pont sur la sevrnPont sur la sevrn
AKOALBROOKDALEAKOALBROOKDALE

6. A la Renaissance les architectes utilisent ce matériau principalement
comme armature invisible. Et c’ ainsi qu’ils ont réalisé les plus importants
dômes de l’époque.
Ce n’est qu’au milieu du XVIIe siècle que le fer sous ses différentes
formes devient un élément prépondérant dans
La construction grâce à de nouvelles méthode de sa mise œuvre
notamment le coke de houille.
PASSERELLE DES ARTSPASSERELLE DES ARTS
ARCS EN FONTEARCS EN FONTE

7. On appelle acier un alliage obtenu par fusion combinant le minerai de fer ( FE) et le
carbone (C) ainsi que d’autres éléments lies et éléments d’alliage.
ainsi les propriété de l’acier changent en changeant sa teneur en carbone, et c’est
de cette façon qu’on obtient les propriétés nécessaire pour chaque usage.
2.DEFINITION

8. 3.LES PROPRIÉTÉS DE L’ACIER:
Dans le contexte de son utilisation comme élément portant dans les
constructions on s’intéressera à ses propriétés mécaniques.
.La résistance à la traction et la compression
Éprouvette avant essai
Éprouvette après essai
Essai de traction
a. LA TRACTION: l’acier est un matériau solide ou plutôt ductile, sa limite d’élasticité est
beaucoup plus important que elle d’autre matériaux. Encoure présente un bon
comportement de le domaine plastique.
Allongement repartie
Allongement de striction
Allongement a rupture

9. b- LA COMPRESSIONS: sous l’effort de compression et est identique à celui
décrit en traction
la rupture par compression est un effet très rare, les fennomane d’instabilité
(flombement –voilement ) se produisent avant l’atteinte de la limite de rupture
Poteau avant l’essai
flombement
voilement
gonflement

10. 4-Les élements de structures
Dans les constructions métallique on recense une grande variété de type de
fondation,classé en fonction de la technique de réalisation , des matériaux
employé… On peut les classé selon le mode de liaison:
a. Les fondation:
Béton armé
Liaison articulé La traverse de
montage a
enlevé après
le collage
Liaison encastrie Coulage du béton

11. b- les poteaux:
Profilés en ( laminés)
Les poteau sont des éléments verticaux , destinés
à supporter les charges et surcharges et les
transmettre au sol de fondation.
EN I
En double
T En H

12. Poteau en acier avec noyau porteur en béton
Profilés enrobés par le béton armé
• Les poteaux mixtes

13. • Poteau à treillis
Membrure
Barres de treillis
Montant à Treillis
Avantages:
-Économie de poids et de
matière
-Résistance au flambement et
à la flexion
- Fabrication coûteuse
Inconvénients

14. b- les poutres:
Ce sont les éléments transversaux de la structures qui répartissent les
charges entre les poteaux et supporter les plancher.
Poutre alvéolaire
Poutre en I
Poutre en U
Poutre enPoutre en HH
• LES POUTRES SIMPLES:

15. Profil a âme
double
Tube
rectangulaire
tube
circulaire
. LES POUTRES CREUSES

16. •Les poutres en treillis
Dès que les portées deviennent importantes on préfère utiliser les poutres en
treillis dotes aussi poutres triangulées qui permettent de laisser câble et gaine
dans son épaisseur.
Cette technique est utilisées pour franchir des portées de 200m et plus
Poutre en N
Montants
comprimés
Diagonales
tendue
Poutre modulée en K
Poutre en V
Poutre en X

17. Poutre à tirants Poutre à membrure non parallèles
Tirant de précontrainte Membrure
inférieur
Membrure
supérieur
c. LES FERMES:
Les fermes sont des éléments porteurs transversaux sous forme
de panneaux rigide, soit en treillis soit à âme pleine et transmettent leur
sollicitation comme les poutres aux poteaux articulé.

18. Faîtage
PoteauMembrure inférieure ( Entrait )
Nœud
Poinçon
D
iagonale
membrure supérieure
Ferme à treillis
membrure
supérieure
Diagonale
Membrure inférieure ( Entrait )
Nœud
Poteau

19. d. LES ARCS:
Contrairement a la poutres qui travail a la fléction l ‘arc travail principalement au
compression. Il existe trois principaux d’arc:
•L’arc a trois articulations :
L’arc à trois articulation comporte une rotule a sont somme en plus de
celle des deux appuis
Articulation à l’appuis
Sollicitation en
compression
Contraintes horizontale
au bas des appuis
Articulation du sommet
Tirant de précontrainte

20. •L’arc à deux articulations:
Ce type d’arc
hyperstatique couramment
utilisé comporte des rotules
aux appuis . La distribution
des moments est plus
uniforme et la section réduite.
•L’arc rigide
ce type d’arc est
encastré aux appuis et
présente l’inconvénient de
transmettre d’important
moments à ces derniers

21. e. Les portiques:
portique a double
articulation
portique a trois
articulation
portique RIGIDE
Le portique peut être considéré comme un arc constitué par l’organisation
de section droites; comme les arcs il existe trois types.

22. Plancher mince
(slim floor)posé au
dessus des poutre
1- Revêtement de sol
2- Chape
3-Etancheité
4I-Isolation
5-Chape de
nivellement
6-Dalle
7-Structure porteuse
(poutre)
8-Sous- plafond suspendu
f. LES PLANCHERS
En plus de recueillir les surcharges d’exploitation et de les
transmettre aux poutres les planchers dans les structures métaliques
joue aussi le rôle de contreventement horizontal.
Il peuvent être réalisés en plusieurs matériaux, béton, bois… ou mixte.

23. 1-Béton coulé sur place
2-Armature
supérieure (treillis)
3-Armature inférieure
(barres dans les nervures
4-solive
(1)
(2)
(3)
(4)
• Les planchers collaborant
Ils associent une dalle de compression en béton à des panneaux d’acier en
sous face travaillant en traction.
(5)
5-Tole profilée ( coffrage
perdu)

24. • Plancher mixte avec connecteur

25. Dalle( contreventeme
nt horizontal)
Contreventement
vertical transversal
Contreventement
vertical longitudinal
5. Contreventement dans une ossature articulée
on appelle le contreventement est le dispositife qui se pose à la déformation
ou reversement de la structure sous l’action des force horizontal :
A. Contreventement
vertical:

26. - Les trois cas possibles
2-poteaux
continus
1-Système
statique
3-sommiers
continus

27. - Treillis en V (palée triangulée)

28. Contreventement
en X
CONTREVENTEMENT REALISE
AVEC DEUX POUTRES
b. CONTREVENTEMENT HORIZONTAL
Contreventement horizontal

29. 6.LES ASSEMBLAGES:
Dans les construction métallique les assemblages souvent conçus comme des
élément singuliers au sein de la juxtaposition de composants industrialisés
Ies assemblages le plus utilisé sont:
Les points du soudage
a-L’assemblage par soudage

30. b-Assemblage par boulons:
Les boulons
Tête hexagonale
Vis à tige filetée
rondelles
Écrou

31. c- Assemblages par rivetage:
« Assemblage au moyen de courtes tiges métalliques dont on
écrase la pointe » (Encarta 2004)
Tige
Contre
bouterolle
bouterolle
Compression
Éléments à
assembler

32. c.c. Assemblage des poteau aux sol ::
Généralement les fondation des constructions en acier sont en béton
,et les contraintes admissibles de l’aciers sont plus élevé, c’est pour
cette raison , des plaque d’assise en acier sont placées sous les
poteaux ,
Assemblage articuleAssemblage articule
Assemblage poteau fondationAssemblage poteau fondation
AssemblageAssemblage
fondation poteaufondation poteau
avec des tigesavec des tiges
filetéesfiletées

33. d. Assemblage poteau poutre:d. Assemblage poteau poutre:
Les assemblages de poutres aux poteaux transmettent a ces
dernières des force et /ou des moments. Ces assemblages sont
immédiatement porteurs et ultérieurement réglables.
Assemblage par soudage
Les assemblage de
poteau continue
Assemblage par
boulonnage
poutre continue

34. 7. La structure tridimensionnelle:7. La structure tridimensionnelle:
Elle est utilisée pour obtenir de moyenne et de grande pourette il
s’agit de superposer deux girelles bidimensionnelle liaisonnées entre
elle par des éléments diagonaux formant autant de poutres treillis.
Hangar pour avions 1951 KonradHangar pour avions 1951 Konrad
Waschmann.Waschmann.
Biosphère Montréal 1967 RichaarBiosphère Montréal 1967 Richaar
Buckminster FullerBuckminster Fuller

35. 8.LA SECURITÉ INCENDIE:
L’acier ne brûle pas et ne permet la propagation du feu. mais une
éventuelle augmentation de la température entraîne la modification de ses
propriétés mécaniques.
donc prévoir une sécurité incendie est l’une des précaution à prendre
inévitablement. Plusieurs techniques existent :
-Matériau projeté ou en plaques :-Matériau projeté ou en plaques : les matériaux utilisésles matériaux utilisés
sont de trois types :sont de trois types :
•Les materiaux projeté (Les materiaux projeté (flocage)flocage)
•Les produits en plaques;Les produits en plaques;
•Les peintures intumescentes .Les peintures intumescentes .
•Les protections par écran:Les protections par écran: soit des plafond suspendus soitsoit des plafond suspendus soit
des panneaux de cloisons .des panneaux de cloisons .
•Les structures irriguées :Les structures irriguées : ce procédé est employé avec lesce procédé est employé avec les
profils creux . Les profils sont remplis en eau en permanence.profils creux . Les profils sont remplis en eau en permanence.
Centre g.pompidou. R.pianoCentre g.pompidou. R.piano
Poteau protégéPoteau protégé
par irrigation.par irrigation.
EcranEcran
coupe-feucoupe-feu
NœudsNœuds
recouvertsrecouverts
d’un enduit ded’un enduit de
protectionprotection
Plaques dePlaques de
protection +protection +
acier inoxidableacier inoxidable

36. 9. La protection contre la corrosion:
l’acier est très vulnérable à la corrosion; qui se traduit généralement par la
formation de rouille.
Pour cela il faut choisir une protection parmi les protections existantes dont
nous citeront les plus fréquemment utilisées:
•Les revêtements par la peinture:
ils sont les moins efficaces
•Les revêtement métalliques:
a- les produits protégés par r le zinc:
Galvanisé; métallisé…
b- les produits protégés par l’aluminium.
c- les produits revêtus par l’alliages zinc-
aluminium.
1-Doublage de la structure principale.
2-Couche anti-humide et anti-corrosion.
3- Grillage d’acier inoxydable.
4- Fibre céramique de protection contre le feu.
5- Emballage par une feuille d’aluminium.
6- Plénum de retour d’aire.
7-Habillage aluminium.
Colonne de La banque de
Hon Kong

37. Conclusion:Conclusion:
L’acier; comme on l’a constater est le matériau de l’èré contemporaine; il
es omniprésent dans toutes les constructions se voulant de haute
technologie (Hi tech).
Mais il ne doit pas rester le matériau propre aux ingenieurs du bâtiment et
des travaux publique; les architectes doivent aussi faire usage, et pour cela
des connaissances détaillées de ses propriétész et ces modes d’emploi
s’avèrent plus que nécessaire.
BIBLIOGRAPHIE:
&HELMUT C.Sculittz; VERNER Sobeck; KARL j. Habermann, construire en acier,presse
polytechnique et universitaireRomande, 1999, Munchen
Collection technique de conception,construir en acier, Moniteur, 1993, Paris
W. HENN, Atlas de la construction industrielle;1966; Paris
Encyclopédie ENCARTA
Exposés d’étudiants