École Polytechnique d’Architecture et d’Urbanisme

Atelier quatrième année; groupe 09

Présenté par

TASSINE Youcef

Exposé sur les structures métalliques

Enseignants

Mr Baghli .F

Mr Mezoued

PLAN DE L’EXPOSEPLAN DE L’EXPOSE

1- Introduction

a) Bref historique

b) Définition

2-Propriétés du matériau « Acier » (et de ses produits )

3-Systèmes porteurs et le contreventement a) Fondations

b) Poteaux

c) Poutres

d)Éléments à Treillis d)-1 Montants

d)-2 Fermes

f) Structures tendues; structures suspendues

4- Les assemblages

5-les planchers

6- Le bardage et façades

e) Le contreventement

7-la protection de la structure métallique

Conclusion

Le fer et la fonte étaient Le fer et la fonte étaient couramment employés dans la couramment employés dans la construction depuis l’antiquité construction depuis l’antiquité jusqu’au XVIII e siècle. Les grecs ont jusqu’au XVIII e siècle. Les grecs ont utilisé des crampons et des goujons utilisé des crampons et des goujons de fer pour appareiller des blocs de de fer pour appareiller des blocs de pierre à joints vifspierre à joints vifs . .

L’architecture gothique utilisa le L’architecture gothique utilisa le chaînage métallique pour assurer la chaînage métallique pour assurer la cohérence des édifices de pierrecohérence des édifices de pierre . .

A la renaissance et à l’âge A la renaissance et à l’âge classique, l’usage de chaînages et classique, l’usage de chaînages et d’armatures de fer était courantd’armatures de fer était courant..

a) Bref historique

( armature de fer du pronaos)église de sainte- Genevière(

b) Définition

Acier = Fer - le carbone brûlé

Acier = Fer avec 1.8 % du carbone ( au maximum)

Élasticité

Résistance

Ductilité

LAMINAGE

Le cheminement des charges dans les structures

Surcharges d’exploitation

Surcharges climatiques

Action du séisme

Les charges permanentes

Surcharges d’exploitations=les personnes + le mobilier

Surcharges climatiques=vents +pluie +neige

Charges permanentes=pois des la structure +l’ensemble des éléments de revêtements

3-Systèmes porteurs et le contreventement

a) Les fondationsa) Les fondations

Liaison articulée

Liaison encastrée

Fondation en béton

Profils creux Profils composés à âme(s) pleine(s)

Profilé renforcé à section ferméeProfilés en I ( laminés)

b) Les poteaux b) Les poteaux

Les poteaux mixtes Les poteaux mixtes

Poteau en acier avec noyau porteur en béton

Poteau en béton armé en profilés

c) Poutres

a) Les poutres à âme pleine

Poutre en IPoutrelle Poutrelle

« alvéolaire« alvéolaire» » 

Poutre en H Poutre en U

a) Les poutres creuses

Profil a âme double

Tube rectangulaire

tube circulaire Profil a âme

double Tube rectangulaire

tube circulaire

d)Éléments à Treillis

d)-1 Montants

Membrure

Barres de treillis

Montant à Treillis

Avantages:

-Économie de poids et de matière

-Résistance au flambement et à la flexion

- Fabrication coûteuse

-Utilisés en cas de charges axiales seulement

Inconvénients

d)-2 Fermes

Faîtage

Poteau

membrure supérieure

Membrure inférieure ( Entrait )

Nœud P

oin

çon

Diagonale

Diagonale

membrure supérieure Membrure inférieure ( Entrait )

Nœud

Poteau

Ferme à treillis

d)-2 Exemples de Fermes à treillis

e) Le contreventement

Types de liaison

Liaison articulée Liaison rigide

rotation Pas de rotation

Degré de stabilité d’un cadre

Instable(-1)

Isostatique (0)

Hyperstatique (+1)

Liaison articulée Liaison rigide

Hyperstatique (+3)

Hyperstatique (+2)

Hyperstatique (+1)

A) Contreventement dans une ossature articulée

Dalle( contreventement horizontal)

Contreventement vertical transversal

Contreventement vertical longitudinal

Les trois cas possibles

2-poteaux continus

1-Système statique

3-sommiers continus

Treillis en V (palée triangulée)

Contreventement horizontal

Détails de treillis

Barre de contreventement en cornière

Contreventement en V

Contreventement en X

Gousset

B) Contreventement dans une ossature à noyau central

Charge

Efforts horizontaux

Cheminement des forces

Travail de la console

Travail de noyau central

B)-1 Cas de grande hauteur

vent vent

Chapeau en treillis

Tirant

1

3

4

5

6

2

Grande profondeur

Le RDC libre

C)Exigences de le RPA (2003)

-« En zones sismiques, seuls les assemblages rigides sont autorisés (les assemblages semi rigides ne sont pas admis) ».

-« Pour tout système structural, quand l’une des combinaisons d’actions incluant l’action du vent produit des effets plus défavorables que ceux produits par les combinaisons incluant le séisme, le dimensionnement de ce système sera déterminé sur la base des combinaisons incluant le vent »

-«  La hauteur de tout bâtiment utilisant le système de portique autos table pour le contreventement, doit être limitée à 5 niveaux ou 17 m ».

« Les systèmes de contreventement par portique auto stable supposent des remplissages d’ossature en éléments légers compatibles avec les systèmes constructifs considérés et qui ne gênent pas les déplacements d’ossature. »

-« La hauteur des bâtiments utilisant le système de palées triangulées concentrées pour le contreventement, doit être limitée à 10 niveaux ou 33m.

Dans cette classe de contreventement, on distingue deux (02) sous classes, soit des palées en X et en V ( les palées en K n’étant pas autorisées ) »

« RPA 99 version 2003. chapitre 8

p 87 à 93 »

f) Structures suspendues et structures tendues

1) Structures suspendues

Espace libre

Câbles

Tirant

Poteau

Mât Mât

2) Structures tendues

Câble tenseur

Câble porteur

A diagonales tendues

A diagonales comprimées

Structure d’une tente

Nappe de câbles porteurs + fibre de verre

Montage d’une rotule de tirant

Le stade olympique de Munich

Exemple

Liaison mât-Câble

4- Les assemblages

« Assemblage au moyen de courtes tiges métalliques dont on écrase la pointe »

(Encarta 2004)

1-le rivetage

Tige

Éléments à assembler

Contre bouterolle

bouterolle

Compression

4- Les assemblages

1-le rivetage

Tige

Contre bouterolle

bouterolle

Compression

2-Le soudage

Cordon de soudure

Soudure en bout

Soudure d’angle

3-Le boulonnage

Élément 01

Élément 02

Boulon

Tête hexagonale

Vis à tige filetée

rondelles

Écrou

Clés (dynamométrique)

Assemblage poteau -fondation

Poteau

Fondation

Platine

Ancre

ancre

Pied de biche Queue de carpe

tige lisse crochets Tige marteau

Les formes possible des ancres

Assemblage poteau -poutre

Poteau continu

Assemblage poutre -poutre

Assemblage boulonné

Assemblage soudé Assemblages rigides

Assemblages articulés

Assemblages particuliers

Assemblage poutre -mur porteur

Niche ou réservation

Poteau -poutre à treillis

5- Les planchers

Exemple de composition d’un plancher

1- Revêtement de sol

2- Chape

3-Etancheité

4I-Isolation

5-Chape de nivellement

6-Dalle

7-Structure porteuse (poutre)

8- Plafond suspendu

Exemples de planchers à deux niveaux de poutres

Dalle sur coffrage perdu

Tôle profilée

Plancher mixte avec connecteur

Plancher métallique

Sert d’armature

Gaine (réservation)

6-Bardage et façades

A- 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

Bardage avec isolation

Les panneaux sandwiches

« Panneaux composés de deux tôles et une âme rigide,isolante,coulée sous pression »

Montant de cadre

Profilé en C

Larmier

(support)

attache

Tôle profilée

Joint d’étanchéité

Mousse isolante compacte

B- Les façades lourdes

Montant de cadre

Plaque préfabriqué en béton

Suspension des plaques

Dalle

C- Les façades en verres

1-Montage sur grille 3-Montage en panneau2-Montage sur montant

7-la protection de la structure métallique

1-La protection contre incendie

-Limiter l’étendue de l’incendie par des compartimentage

-choisir les éléments en acier dont la température critique est supérieure à la normale

-augmenter la ventilation pour accroître les dissipations de la chaleur

-intégrer des systèmes de détection et extinction automatique

2-La protection corrosion

-protection par revêtement

-zingage

-peinture

Exemple

Stade de Méazza . Milan

Cristal Palace( Londres) 1851. détruit en 1936

Gare de TGV de Satolas . (Lyon; France)

Pont du Golden Gate. San Francisco

La Pyramide de Louvre . Paris; 1988(Ieoh Ming Pei)

Bibliographie

-Atlas de la construction industrielle; édition Dunod,1966

-les éléments des projets de construction. Édition Duno.2000

-la conception de la charpente métallique.

-TA 320

-histoire de L’architecture moderne tome 1(Leonardo bénevolo).

-TA 327

-RPA 1999, version 2003

-Encarta 2004

-intenet