chapitre 5

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LES ASSEMBLAGES.LES ASSEMBLAGES.

1-DEFINITION et ROLE2-TYPES3-MODELISATION D’UN ASSEMBLAGE4-ASEEMBLAGE RIVES5-ASSEMBLAGES PAR BOULONS ORDINAIRES6-ASSEMBLAGES PAR BOULONS HR7-ASSEMBLAGES SOUDES8-APPUIS9-ASEMBLAGE AU JARRET10-ASSEMBLAGE AU FAITAGE11-ASSEMBLAGE AU PIED DE POTEAU

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LES ASSEMBLAGES.LES ASSEMBLAGES.11--DEFINITION et ROLEDEFINITION et ROLE

Un assemblage est un dispositif qui permet de réunir et de solidariser plusieurs pièces entre elles, en assurant la transmission et la répartition des diverses sollicitations entre les pièces, sans générer de sollicitations parasites, notamment de torsion.

Pour réaliser une structure métallique, on dispose de pièces individuelles, qu’il convient d’assembler : - soit bout à bout - soit concourantes (attaches poutre / poteau, treillis et systèmes réticulés).

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LES ASSEMBLAGES. LES ASSEMBLAGES. 22--TYPESTYPES

On dispose de trois types d'assemblages :

L'assemblage riveté.

L'assemblage boulonné.

L'assemblage soudé.

Ces trois types d'assemblages correspondent à deux types de fonctionnement distincts :obstacle et /ou adhérence .

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LES ASSEMBLAGES. LES ASSEMBLAGES. 33--MODELISATION DMODELISATION D’’UN ASSEMBLAGEUN ASSEMBLAGE

Pour conduire les calculs selon les schémas classiques de la résistance des matériaux, il y a lieu de distinguer, parmi les assemblages :

• Les assemblages articulés, qui transmettent uniquement les efforts normaux et tranchants.

• Les assemblages rigides, qui transmettent en outre les divers moments.

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Fonctionnement par obstacle : c’est le cas des boulons ordinaires, non précontraints, dont les tiges reprennent les efforts et fonctionnement en cisaillement.

Fonctionnement par adhérence : dans ce cas, la transmission des efforts s’opère par adhérence des surfaces des pièces en contact. Cela concerne le soudage, le collage, le boulonnage par boulons HR.

Fonctionnement mixte : c’est le cas du rivetage (et dans les cas extrêmes, du boulonnage HR), à savoir que les rivets assurent la transmission des efforts par adhérence des pièces jusqu’à une certaine limite, qui lorsqu’elle est dépassée, fait intervenir les rivets par obstacle, au cisaillement.

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LES ASSEMBLAGES.LES ASSEMBLAGES.44--ASSEMBLAGE RIVESASSEMBLAGE RIVES

1- Les assemblages rivetés :

Le rivet est une pièce métallique constituée d'un corps (le collet) et d'une tête qui est mise en place dans un percement et dont l'extrémité est ensuite matée du coté opposé à la tête afin de relier deux pièces ayant un contact plan.

Aujourd'hui, le rivetage n'est plus utilisé en dehors de la restauration des ouvrages anciens ou dans le cadre d'une utilisation à des fins esthétiques.

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MISE EN PLACE D’UN RIVET

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2. Les assemblages boulonnés :

Constitution d'un boulon : Vis, Écrou, Rondelle.

La boulonnerie est devenue très performante dans la deuxième moitié du 20ème siècle, notamment avec l'apparition des boulons "H.R." (Haute résistance). Ce sont des boulons qui possèdent des caractéristiques mécaniques élevées permettant un serrage efficace. Ce serrage provoque, àl'intérieur de l'assemblage, un état de précontrainte (tension dans le boulon, pression entre les pièces reliées).

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VI. LES ASSEMBLAGES.VI. LES ASSEMBLAGES.


L'effort de serrage induit par les boulons est suffisamment important pour générer des forces de Frottement entre les pièces serrées. Ces forces de frottement s'opposent aux efforts de glissement entre les deux pièces. Le cisaillement est, dans ce cadre, repris, non pas par le boulon, mais par le frottement entre les deux pièces.

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VI. LES ASSEMBLAGES.VI. LES ASSEMBLAGES.


L'assemblage boulonné est aisément mis en oeuvre sur chantier et facilite la fabrication en atelier des éléments d'ossature. Il convient parfaitement bien aux éléments prévus pour être démontables, mais les assemblages boulonnés ne sont pas considérés comme provisoires et interviennent également dans les structures définitives.

On notera que ce type d'assemblage est aisément contrôlable (par clé dynamométrique).

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LES ASSEMBLAGES.LES ASSEMBLAGES.55--ASSEMBLAGES PAR BOULONS ORDINAIRES ASSEMBLAGES PAR BOULONS ORDINAIRES

Les assemblages boulonnés :

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LES ASSEMBLAGES.LES ASSEMBLAGES.55--ASSEMBLAGES PAR BOULONS ASSEMBLAGES PAR BOULONS ORDINAIRES ORDINAIRES

Les assemblages boulonnés :

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66--ASSEMBLAGES PAR BOULONS HRASSEMBLAGES PAR BOULONS HR

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LES ASSEMBLAGES. LES ASSEMBLAGES. 77--ASSEMBLAGES SOUDESASSEMBLAGES SOUDES

Les assemblages soudés :

Réaliser une soudure c’est bloquer dans toutes les directions c’est un encastrement

Un cordon de soudure doit principalement travailler au cisaillement Il faudrait éviter de soumettre un cordon à des contraintes de traction Il est possible de de soumettre un cordon à une extension Son utilisation nécessite une source de chaleur puissante et régulière. Les aciers doivent avoir une composition chimique permettant la

soudure, ce qui n'était pas le cas des aciers anciens.

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La méthode de soudure permet de constituer un assemblage par continuité de matière.

Bonne transmission des efforts internes M;N;V En effet, la soudure consiste en la mise en place, par élévation

de température, d'un bain de métal en fusion qui s'unit aux pièces à relier.

La qualité du métal d'apport est toujours supérieure à celle des aciers à souder.

Le contrôle des soudures s'effectue par radiographie. Il est très performant, mais relativement onéreux.

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Problèmes:

1. contrôle strict2. Apparition de micro fissures dues au refroidissement3. Apparition de déformations géométriques de la pièce dues aux effets de

dilatations et aux retraits4. Main d’œuvre qualifiée et matériel spécifique5. Contraintes résiduelles dans le cordon

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Les procédés de soudage1- Procédé par pressionChauffage des pièces et application d’une pression en différents points2- Procédé par résistance électriqueSoudures par points au moyen de deux électrodes presse application pour les tôles minces3- Procédé à l’arc électriqueIntensité avec une tension produit une puissance de chauffage P=UI=RI2

il faut atteindre une température de 4000 °C pour fusionner les lèvres des pièces à souderLe métal d’apport doit avoir les mêmes caractéristiques mécaniques que les pièces à souder

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Les procédés de soudage3-1 Procédé à électrode non fusible TIGTungsten ; Inert ; Gazatelier et procédé automatique

Arc produit entre une électrode en tungstène non fusible et les pièces sous jet d’argon(gaz)Le métal d’apport est obtenu par fusion d’une baguette indépendante3-2 Procédé à électrode fusible Procédé automatique ou manuelUn arc électrique est crée entre électrode fusible (cathode) et les pièces àsouder (anode) générateur de courant (Intensité = 50 à 600 A et une tension de 220 V ou 380 V)atelier et procédé automatique

Arc produit

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Les procédés de soudage3-2 Procédé à électrode fusible Electrodes enrobées : un enrobage d’une gaine réfractaire lors de la fusion d’où naissance d’un laitier qui permet de :

ralentir le refroidissement (éviter la trempe) protéger l’acier contre l’absorption de l’oxygène et de l’azote ce qui peut le rendre fragile

Electrodes nuesProcédé MIG : métal inert gaz (argon) atmosphère protectriceProcédé MAG : métal active gaz (CO2) En résumé plus la puissance est élevée plus les déformations seront limitées et le chauffage est localisé

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Pui

ssan

ce K

W/c

m2

0,10,1

11

1010

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LES ASSEMBLAGES LES ASSEMBLAGES

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LES ASSEMBLAGES LES ASSEMBLAGES 88--APPUISAPPUIS

Il convient de distinguer trois genres fondamentaux d'appuis réalisés en construction, à savoir :

Les APPUIS SIMPLES (ou simples). Ces appuis n'admettent que des charges perpendiculaires à leur surface, le plus souvent verticales.

Les APPUIS ARTICULÉS. Ces appuis admettent des charges verticales et des charges horizontales.

Les APPUIS à ENCASTREMENT. Ces appuis admettent simultanément des charges verticales, des charges horizontales et un moment de flexion.

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1 - APPUIS SIMPLES :

Tous les appuis de poutres reposant sur un rouleau, un train de rouleaux horizontaux, ou un balancier vertical.

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1 - APPUIS SIMPLES :

Solives ou poutres assemblées sur une autre poutre ou un poteau seulement par l'intermédiaire d'équerres solidaires de l'âme de la pièce portée, ou par interposition d'un tasseau seulement solidaire de la pièce porteuse.

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APPUIS SIMPLES :

Poutres ou poteaux reposant sur une maçonnerie ou un massif de fondation, avec interposition d'une semelle ou d'un sommier de répartition. Il est fréquent d'y adjoindre deux boulons de scellement; il est alors nécessaire évidemment que la platine de répartition soit solidaire de la poutre ou du poteau supporté. Sommier

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APPUIS ARTICULÉS

Articulation cylindrique

Appuis fixes sur balancier horizontal

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2 - APPUIS ARTICULÉS

Il convient de faire une distinction entre les articulations réelles et les pseudo articulations : les premières ne pouvant transmettre un moment fléchissant, les secondes admettant un faible moment. Dans la seconde catégorie, on entend principalement par articulations : des appuis de poteaux, des assemblages de poutres, de barres de treillis, considérés comme présentant une certaine souplesse, qui les distinguent des encastrements parfaitement rigides.

On range dans la même catégorie les appuis de poteaux, généralement de faible ou moyenne section, comportant une semelle et deux boulons de scellement calculés pour résister àl'effort horizontal supporté et transmis par le poteau.

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BÊCHE n.f. Butée soudée sous une plaque d'embase, et pénétrant dans le béton de fondation pour résister à un effort horizontal que ne pourrait reprendre le seul frottement dû au contact acier-béton.

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3 - APPUIS A ENCASTREMENT Entrent dans cette catégorie tous les appuis constitués de telle

manière que l'angle formé par les axes d'épure de la pièce portée et de la pièce porteuse demeure invariable quelle que soit la sollicitation qui affecte l'assemblage.

Tels sont les scellements de poutres et de poteaux dans un massif de fondation conservant sa stabilité initiale sous les sollicitations transmises ;

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I. ASSEMBLAGES DE POUTRE SUR POTEAU : assemblage boulonné :Assemblage soumis à un effort tranchant faible : il suffit de placer des cornières verticales de chaque côté de l’âme de la poutre pour fixer celle-ci sur la semelle du poteau

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I. ASSEMBLAGES DE POUTRE SUR POTEAU : assemblage boulonné :Assemblage soumis à un effort tranchant moyen : en plus des cornières verticales formant l’attache, placer sur le poteau un tasseau simple au moyen d’une cornière horizontale dont la largeur est égale à la largeur de la semelle de la poutre.

Equerre-tasseau

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LES ASSEMBLAGES LES ASSEMBLAGES 99--ASEMBLAGE AU JARRETASEMBLAGE AU JARRET

I. ASSEMBLAGES DE POURE SUR POTEAU : assemblage boulonné :Assemblage par platine soumis à moment fléchissant et un effort tranchant :

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LES ASSEMBLAGES LES ASSEMBLAGES 99--ASEMBLAGE AU JARRETASEMBLAGE AU JARRET

I. ASSEMBLAGES DE POUTRE SUR POTEAU : assemblage boulonné :Assemblage par platine soumis à moment fléchissant et un effort tranchant :

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Les ASSEMBLAGES Les ASSEMBLAGES 1010--ASSEMBLAGE AU FAITAGEASSEMBLAGE AU FAITAGE

II. ASSEMBLAGE AU NIEAU DU FAITAGE

Encastrement au niveau du faîtage.

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Les ASSEMBLAGES Les ASSEMBLAGES 1010--ASSEMBLAGE AU FAITAGEASSEMBLAGE AU FAITAGE

II. ASSEMBLAGE AU NIEAU DU FAITAGE

Encastrement au niveau du faîtage.

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Les ASSEMBLAGES Les ASSEMBLAGES

ASSEMBLAGES DE POUTRE SUR POTEAU : Assemblage par soudure :En charpente soudée les assemblages sont plus rigides. Cela a pour effet un encastrement partiel des éléments constructifs contre lequel il faut prendre des précautions. Assemblages de poutre en partie encastrée dans un poteau :

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ASSEMBLAGES ASSEMBLAGES 1111--ASSEMBLAGE AU PIED DE POTEAUASSEMBLAGE AU PIED DE POTEAU

ASSEMBLAGE POTEAU - FONDATION 1. Les pieds de poteaux articulés :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.

Appui considéré comme articuléAppui articulé

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ASSEMBLAGE POTEAU - FONDATION Les pieds de poteaux encastrés :

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ASSEMBLAGE POTEAU - FONDATION Les pieds de poteaux encastrés :

ANCRAGE n.m.Le scellement direct du poteau dans le massif de fondation, la longueur de pénétration étant fonction des efforts à transmettre par adhérence avec le béton.

chapitre 5

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