Construction Metalique

L.T. Lonard de Vinci Technologie P.D.T.

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CONSTRUCTION METALLIQUE La construction mtallique en France est utilise pour la ralisation de la charpente des btiments industriels et commerciaux (usines, hangars), des ouvrages dart (passerelles, ponts), des ouvrages de gnie civil (pylnes, plates formes de forages, remonte mcaniques) et un degr moindre, des btiments dhabitation.

1. Classification des produits sidrurgiques La construction mtallique utilise essentiellement des poutrelles et lamins marchands (les profils mtalliques) :

1.1. Poutrelles classiques

1.2. Lamines marchands



2. Diffrents types de structure Les structures mtalliques sont de trois types :

- Les structures en portiques.

- Les structures en treillis.

- Les structures tridimensionnelles ralises partir de tubes ronds creux.



- La construction mtallique permet la ralisation de plancher.



3. Terminologie

3.1. Portiques

3.2. Bardages Les bardages mtalliques sont des parois qui assurent la fois :

- la rsistance mcanique ; - ltanchit lair et leau ; - lisolation thermique et acoustique ; - lesthtique.

Ils sont raliss partir dlments nervurs raliss en acier ou en aluminium.



On ralise trois types de bardage selon les fonctions retenues :

- bardage simple peau : solution conomique, pose sur lisse horizontale ;

- bardage double peau : isolation pose entre

un plateau intrieur horizontal et le bardage extrieur nervure verticale ;

- bardage par panneaux sandwichs :

panneaux monoblocs composs de 2 parements en tle nervure enserrant un isolant en mousse de polyurthane (rigide).



4. Les assemblages La fonction de lassemblage est de relier les lments liniques de la structure (profils mtalliques) de faon respecter le schma de conception qui a t choisi. Les assemblages doivent avoir une rsistance suffisante pour transmettre les sollicitations donnes par le calcul de la structure schmatise (bureau dtudes) et une rigidit suffisante en rapport avec les choix faits lors de la conception de la structure (voir chapitre stabilit). Pour la ralisation dune articulation seule les mes des profils sont attaches. Pour la ralisation dun encastrement les mes et les semelles des profils sont attachs.



4.1. rivets Selon le diamtre du rivet, la pose est effectue chaud ou froid. Le trou ralis par poinonnage est als pour que le rivet bouche entirement le trou lors du refoulage (pas de jeu). Un rivet peut fonctionner en traction, en cisaillement ou en traction et cisaillement. Il faut aussi viter lovalisation du trou sous leffort exerc par le corps du rivet sur les pices assembles.

4.2. Assemblages par boulons ordinaires Les boulons non prcontraints fonctionnent de la mme faon que les rivets, cependant il y a un jeu rattraper avant cisaillement des boulons (le diamtre du boulons est infrieur au diamtre du trou pour assurer son montage).

4.3. Assemblages par boulons serrage contrl ou prcontraints ou haute rsistance Lassemblage fonctionne par frottement. Les pices sont plaques lune sur lautre par leffort de prcontrainte du boulon. Le boulon fonctionne toujours en traction.



4.4. Assemblages par soudure Ils sont raliss en atelier et destins aux liaisons permanentes. On ralise une continuit de matire entre les lments assembler. Sont systmatiquement souds :

- les organes de liaisons (goussets ; platines, jarrets) ; - les profils reconstitus, les aboutages des profils.

Deux procds de soudages sont utiliss :

- la soudure autogne (chalumeau) ; - la soudure larc (procd le plus courant).

5. Stabilit des structures Un btiment est soumis des actions horizontales comme laction du vent, les effets indirects daction comme la neige, les actions variables comme les chocs, les efforts de freinages ou dacclrations (ponts roulants), et les actions sismiques. Les carts invitables entre ltude thorique (gomtrie parfaite, liaisons idales) et lexcution, les tolrances de fabrication et dimplantation, peuvent engendrer des excentrements defforts et des dfauts daplomb.

5.1. Stabilit dune structure plane La stabilit dun portique peut tre obtenue par deux types de conception :

- btiments nuds fixes : o les barres sont articules entre elles ; o la stabilit est ralise par un lment en

traction : barre de contreventement.

- Btiment nuds dplaables : o Les barres sont encastres ; o La stabilit est assure par les barres

elles-mmes. La terminologie employe rend compte de la valeur du dplacement horizontal associ leffort F ; on peut sen convaincre en traitant les 2 exemples suivants :



Avec F=46,6 kN ; B1 et B3 : HEA 200 L=7m B2 : IPE 300 H=4m B4 : 2 cornires 60606 On trouve les dplacements 1=1,72mm et 2=35,5mm Les structures nuds fixes sont moins dformables, mais elles conduisent un encombrement de lespace intrieur. Exemples de structures nuds fixes :

- inversion des efforts horizontaux (vent), il faut contreventer en croix de St Andr

- Amnagement dun gabarit intrieur

- Mur de contreventement

Un mur faiblement ouvert (surface des ouvertures



5.2. Stabilit dune structure tridimensionnelle La structure 3D est considre comme un systme compos de 3 structures planes dont il faut sassurer de la stabilit. 1 stabilit longitudinale de la structure 3D 2 stabilit transversale de la structure 3D 3 stabilit horizontale de la structure 3D 3 parois au moins, pleines ou rigides, orthogonales entre elles, assurent le contreventement de lossature.

- contreventement par un plancher, des murs

de refends et/ou des murs de faades.

ossatures poutres-poteaux Dans la solution a) lossature est stable vis--vis des actions horizontales A et B, grce aux deux contreventements en croix de St Andr, disposs dans langle. En revanche, laction C induit un dplacement important, en tte du pignon non contrevent. La solution b) limite cet inconvnient et conserve un gabarit de passage. Toutefois, localement la stabilit verticale des poutres longitudinales en toiture nest pas encore assure.

Dans la solution c), la mise en place de pannes transversales en partie suprieure permet de rsoudre ce problme. Nanmoins, elles ne suffisent pas pour limiter la flche horizontale des poutres longitudinales. Il faut prvoir une poutre au vent dans la solution d) qui contrevente la toiture et limite les dformations du plan de couverture.



Exemple :

La stabilit des pignons et la stabilit longitudinale sont assures par des pales de stabilit (croix de St Andr). La stabilit transversale en partie courante (sauf pignons) est ralise par des portiques autostables (structures nuds dplaables). La stabilit horizontale est ralise par un cadre en treillis au niveau de la toiture non dformable. Remarques :

- la pale de stabilit dans le sens longitudinal est gnralement unique et place au milieu du btiment pour permettre la libre dilatation thermique du btiment ;

- un remplissage en maonnerie entre les poteaux mtalliques, dans le sens longitudinal et/ou transversal ralise un contreventement ;

- un plancher BA (ou bac acier collaborant) permet dassurer la stabilit horizontale du btiment ;

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