Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

  • Upload
    mazighi

  • View
    221

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    1/97

    Cours de construction mtallique I

    I. Introduction gnrale et principes de base

    Enseignant : Ramzi ZAKHAMA

    Cours : Sami MONTASSAR

    Ecole Nationale dIngnieurs de Tunis, 2012-20131

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    2/97

    2

    Btiments industriels : btiments de grandes hauteurs et portes

    (avec ou sans ponts roulants)

    Domaines dutilisation

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    3/97

    3

    Couvertures des btiments de grandes portes : constructionssportives, marchs, hangars, ateliers daviation,grandes surfaces

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    4/97

    4

    Ossatures des btiments plusieurs tages

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    5/97

    5

    Ponts et passerelles : poutre, en arc, suspendu, haubans

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    6/97

    6

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    7/97

    7

    Les tours et les mts : pylnes des lignes lectriques, detlcommunication

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    8/97

    8

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    9/97

    9

    Les constructions mtalliques en tle : rservoirs, silos,pipelines

    Les calottes sphriques

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    10/97

    10

    Les mcanismes mobiles : les grues

    Les plates-formes off-shore

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    11/97

    11

    Les chteaux deau Autres structures

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    12/97

    La lgret :Les constructions en acier sont, en gnral, plus lgres que celles enbton arm ou prcontraint, en bois, en pierre La lgret peut tre caractrise par le rapport entre le poids

    volumique et la rsistance (appel rendement).

    La solidit :Grce lhomognit des matriaux utiliss en constructionmtallique.

    La rsistance mcanique :

    Grande rsistance la traction franchissement de grandesportes.

    Bonne tenue aux sismes (ductilit + mmes rsistances la

    traction et la compression ). 12

    Principaux avantages des constructions en acier

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    13/97

    13

    Lindustrialisation:La prparation et la mise en forme des lments de structures en acierse font en atelier. Ces lments arrivent sur le chantier prts tre

    monts et assembls. Cela ncessite des techniques et des quipementsmodernes.

    Limpermabilit:

    Lacier se caractrise par son impermabilit (fluides: liquide + gaz).Attention lors de la ralisation des assemblages.

    Les possibilits architecturales :

    Beaucoup plus tendues quenbton.Les modifications:

    Aisment ralisables.

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    14/97

    14

    La corrosion :Lacier tend soxyder et se corroder lorsquil est soumis desatmosphres humides, des agressions chimiques, la condensation,

    quilest en contact avec leauou les sols.La protection contre la corrosion peut se faire par:

    lajoutdadditifs lacier.

    le revtement priodique de la surface dacier (galvanisation,mtallisation au pistolet, lectozinguage ) avec peinture ou vernis.

    la slection de formes de structures sans brches et fentes afin dese prmunir des risques de lhumiditet des poussires.

    Quelques inconvnients des constructions enacier

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    15/97

    15

    Mauvaise tenue au feu ncessitant des mesures de protectiononreuse:

    Le module dlasticit de lacier commence diminuer partir de latemprature T=200C. Lacier perd sa capacit portante et passe ltatplastique partir de la temprature T=600C.

    Susceptibilit aux phnomnes dinstabilitlastique:En raison de la minceur des profils.

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    16/97

    16

    Lacierest un matriau issu de la rduction du minerai de fer ou durecyclage de ferrailles.

    Les aciers de construction sont constitus essentiellement de fer.

    Ils contiennent en gnral de 0,1 1% de carbone + des additionsvariables (manganse, silicium, molybdne, chrome, nickel, titane,tungstne...).

    Les aciers de construction peuvent tre lamins, tirsou trfils.

    Le matriau acier

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    17/97

    17

    Phases principales du laminage chaud

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    18/97

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    19/97

    19

    Les produits en acier peuvent tre classs en 2 grandes catgories :

    - Les produits longsqui sont obtenus par laminage chaud,tirage ou trfilage (poutrelles, palplanches, cbles, fils, ronds

    bton...).

    - les produits platsqui subissent en gnral un laminage froidsupplmentaire, lexceptiondes tles de forte paisseur (tles,bardages, profils minces, profils creux...).

    Classification des produits sidrurgiques

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    20/97

    20

    Les produits longs

    Les lamins marchands: on distingue :a) les ronds pleins,

    b) les carrs pleins,

    c) les hexagones pleins,d) les plats,

    e) les cornires (L) ailes gales,

    f) les cornires (L) ailes ingales,g) Les fers en T,

    h) les petits U

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    21/97

    21

    Les poutrelles lamines: elles peuvent avoir diffrentes sections,en I, en U, ou en H.

    Les poutrelles en I sont de deux sortes : IPN : poutrelles en I normales. Les ailes sont dpaisseurvariable, ce qui entrane des petites difficults pour les attaches ; IPE : poutrelles en I europennes. Les ailes prsentent des

    bords parallles, les extrmits sont angles vifs (seuls les anglesrentrants sont arrondis). Les IPE sont un peu plus onreux, maisplus commodes et sont dusagecourant.

    IPN IPE

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    22/97

    22

    Les poutrelles en U souvent utilises comme lmentssecondaires. On distingue:

    UPN : les faces internes des ailes sont inclines;

    UAP : lpaisseurdes ailes est constante;

    UPE : lpaisseur des ailes est constante.

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    23/97

    23

    Les poutrelles en HE se dcomposent en trois sries suivantlpaisseur relative de leur me et de leurs ailes :

    HEA;

    HEB;

    HEM.

    HEA HEB

    HEM

    Il existe aussi des poutrelles HL (trs larges ailes), HD (poutrelles-colonnes) et HP (poutrelles-pieux).

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    24/97

    24

    Les demi poutrelles : Le dcoupage des poutrelles I et H suivantlaxelongitudinal a de multiples utilisations : sections T, membruresde poutres...

    Les poutrelles dissymtriques : Ce sont des poutres reconstituescomposes soit dun T et dune large semelle infrieure soude(dnommes IFB, pour Integrated Floor Beam), soit formes dunH dont la semelle infrieure a t largie par adjonction dun plat(dnomme SFB, pour Slim Floor Beam). Grce leur aile infrieure

    largie, elles sont particulirement adaptes pour la pose deplanchers prfabriqus, de coffrages en acier permettantdincorporerla dalle dans la hauteur de la poutrelle, soit encore pourla pose de dalles alvolaires en bton prcontraint.

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    25/97

    25

    Les produits plats

    Les tles et les larges plats :

    Les tles sont fabriques sous forme de bobines.

    Elles sont livres en largeurs standards ou la demande, mais leslargeurs sont en gnral limites 1800 mm.

    Lpaisseurne dpasse pas 16 20 mm pour les tles lamines chaud et 3 mm pour les tles lamines froid.

    Celles-ci peuvent tre mises en forme par profilage, pliage ouemboutissage.

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    26/97

    26

    Les tles nervures :

    Ce sont des tles minces que lonnervure par profilage froid laidedunemachine galets. Les tles nervures sont issues de

    bobines galvanises et souvent prlaques. Les applications concernent les produits denveloppe (bardage),

    de couverture (bac, support dtanchit) et de plancher (bacpour plancher collaborant ou coffrage perdu), ainsi que les

    panneaux sandwich incorporant des matriaux isolants.

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    27/97

    27

    Les profils creux : Les tubes de construction sont appels profilscreux . Ils sont fabriqus en continu partir de tles minces oumoyennes replies dans le sens de leur longueur.

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    28/97

    28

    Les plaques : On parle de plaques lorsque lpaisseurdpasse 20mm. On peut obtenir des plaques jusqu 400 mm dpaisseur et5200 mm de largeur. Les plaques sont principalement utilises pour

    les ouvrages dart. Leur assemblage par soudure peut tre complexe.Il existe aussi des plaques paisseur variable pour les ouvragesdart.

    Les profils minces : Les tles minces galvanises (dpaisseur

    infrieure 5 mm) peuvent tre profiles froid pour raliser desprofils minces. De sections trs diverses, les profils minces sontutiliss en serrurerie, en menuiserie mtallique et en ossatures lgres: pannes de charpente, ossatures de murs ou de cloisons, de faux

    plafond...

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    29/97

    29

    = N/A0[N/mm2]

    fy

    fu

    y

    u

    r

    =L/L0[%]

    (1)

    (2) (3) (4)

    E

    N

    N

    L

    L0

    SectionA0

    Diagramme contrainte-dformation

    Comportement mcanique de lacier

    Essai de traction

    module dlasticitlongitudinal

    y: allongement lastique fy: limite dlasticit

    u: allongement la rupture fu: limite de rupture

    r- u: allongement de striction

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    30/97

    30

    Ce diagramme contrainte-dformation se dcompose en 4 phases :

    Phase 1 - domaine lastique:obissant la loi de Hooke= E.

    Phase 2 - palier dcoulement plastique : traduisant un

    allongement sous charge constante.Phase 3 domaine dcrouissage : correspondant unenouvelle augmentation de la sollicitation avec lallongement.

    Phase 4domaine de striction : correspondant une rductionlocalise de la section de lprouvette.

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    31/97

    31

    En construction mtallique, les pices et les lments des ossaturessont conus et calculs pour rester la plupart du temps dans ledomaine lastique.

    Le palier dcoulementplastique reprsente une rserve de scurit.Il traduit la ductilit de lacier (elle permet une bonne tenue auxsismes).

    Laciera un comportement lastoplastique.

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    32/97

    32

    [N/mm2]

    y

    [%]E = 210 000 MPa

    fy

    Comportement rel

    Comportementlastoplastique parfait

    [N/mm2]

    y

    [%]E = 210 000 MPa

    fy

    Comportementlastique

    TractionCompression

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    33/97

    33

    Poids volumique= 78,5 kN/m3

    Module dlasticit longitudinale E = 2,1 105MPa

    Coefficient de Poisson= 0,3

    Module dlasticit transversale G = E / 2(1 + ) =0,8 105MPa

    Contrainte limite lastique decisaillement pur (critre de Von Mises)

    e= 0,58 fy

    Coefficient de dilatation thermique= 12 10-6C-1(pour T < 100C)

    Temprature de fusion 1500 C

    Principales caractristiques des aciers deconstruction

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    34/97

    34

    Caractristiques mcaniques des aciers en

    fonction de leur paisseur tNuances daciers

    S 235 S 275 S 355

    Limite lastiquefy(MPa)

    t16 mm

    16 < t40 mm

    40 < t63 mm

    235

    225

    215

    275

    265

    255

    355

    345

    335

    Contrainte de rupture en tractionfu(MPa)

    t 3 mm

    3 < t100 mm

    360/510

    340/470

    430/580

    410/560

    510/680

    490/630

    Allongement minimal moyen

    t 3 mm

    3 < t150 mm

    18 %

    23 %

    15 %

    19 %

    15 %

    19 %

    Utilisationcourante

    Utilisation plus rare(ouvrages dart)

    Nuances principales des aciers de construction

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    35/97

    35

    Diagrammes contrainte-dformation des aciers de nuances S 235 etS 355

    [N/mm2]

    0,1%

    [%]

    E = 210 000 MPa

    1%

    18%

    25%

    235

    355 360

    510

    S.355

    S.235

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    36/97

    36

    La scurit structurale delossature (capacit portante,stabilit, rsistance au feu )

    Laptitude au service de laconstruction (utilisation des

    surfaces ou des volumes,fonctionnement, confort )

    +prise en compte de :

    - lconomie de la constructionet

    - limpact sur lenvironnement

    Facteurs affectant la conception dune

    construction en acier

    +

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    37/97

    37

    Rgles CM66+

    Leur additifs de 1980

    Les Eurocodesstructuraux concernantles structures mtalliques

    - EC 0: qui dfinit les bases de calcul des structures- EC 1: qui dfinit les exigences en matire de scurit, daptitudeau service etde durabilit des structures ainsi que les actions qui les sollicitent- EC 3: qui porte sur la conception et le calcul des btiments et des ouvragesde gnie civil en acier- EC 4: qui porte sur la conception et le calcul douvragesmixtes acier-bton- EC 8: qui dfinit les exigences de tenue au sisme des btiments et ouvrages

    Les rgles et normes de conception et de calculappliques ltude des projets de construction

    en acier

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    38/97

    38

    LEurocode 3 est subdivis en diffrentes parties :

    - EN 1993-1 Rgles gnrales et rgles pour les btiments ;

    - EN 1993-2 Ponts mtalliques ;

    - EN 1993-3 Pylnes, mts et chemines ;

    - EN 1993-4 Silos, rservoirs et canalisations ;

    - EN 1993-5 Pieux et palplanches ;

    - EN 1993-6 Chemin de roulement.

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    39/97

    39

    Une dfinition de la scurit :labsence du risque.

    - Un ouvrage en acier doit tre conu et calcul de manire prsenter une scurit lie lexistence et lutilisation de cetteconstruction.

    - En gnral les risques sont :

    * la ruinede louvrageou de lunde ses lments,

    * un comportement anormal susceptible daffecter la durabilit,laspectou lutilisationde cet ouvrage.

    Scurit des structures

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    40/97

    40

    - En ralit la notion de scurit reste lie aux diverses causesdincertitudes qui peuvent exister, qui sont lies au grand nombre

    dimprcisions,dimperfectionset derreurspouvant affecter :* la conception dunestructure,

    * la fabrication des lments,

    * la transformation des pices,

    * le montage sur site,

    * lexploitationpar le matre douvrage,

    * . . . . . etc.

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    41/97

    41

    - Lide de base du probabilisme est de limiter la probabilitdatteindredes tats indsirables de la structure en acier une valeuracceptable en tenant compte du caractre alatoire des paramtres dans

    le calcul.

    Semi-probabilisme

    Mthode dite aux tats limites

    En ralit, les lois de probabilit des diffrentesvariables ne sont pas toujours connues

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    42/97

    42

    tat-limite : tat particulier au del duquel (dpassementdans le sens dfavorable) la structure (ou lun de seslments) nassureplus les fonctions et ne satisfait plus auxexigences pour lesquelles elle a t conue.

    On distingue deux catgories dtats-limites :

    - les tats-limites ultimes (E.L.U.)et- les tats limites de service (E.L.S.)

    Les tats-limites

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    43/97

    43

    tats-limites ultimes (E.L.U.) : Il y a effondrement de la structureou dautresformes de ruine structurale au del de ces tats Scuritdes biens et des personnes.

    tats-limites de service (E.L.S.) : Ils correspondent des critresdont le non respect ne permet pas llmentdtreexploit dans desconditions satisfaisantes, ou compromet sa durabilit. (limitation desflches, de la fissuration du bton )

    Un E.L.U. est atteint lorsque lonconstate :

    - une perte dquilibre,

    - une instabilit de forme,

    - une rupture dlment,

    - une dformation plastique exagre

    - etc.

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    44/97

    44

    Pont mtallique au gouvernorat de Jendouba (2011)

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    45/97

    45

    Les actions permanentes (G) :

    poids propres des structures et des quipements fixes,

    action de la prcontrainte,

    dplacement diffrentiel des appuis,

    dformation impose la construction.

    Une action dsigne une charge applique la structure (actiondirecte) ou une dformationimpose (action indirecte).

    La valeur de calculduneaction est obtenue en faisant le produit

    dunevaleur reprsentative de base(caractristique) de lactionparun coefficient partiel de scurit.

    Les actions peuvent tre subdivises en 3 catgories:

    Les actions agissant sur une structure(Eurocode 1)

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    46/97

    46

    Les actions variables (Q) :charges dexploitation,

    action du vent,action de la neige,

    action des gradients thermiques,

    charges en cours de construction.

    Les actions accidentelles (A) :chocs,

    incendie,sisme,

    explosions.

    L bi i d i (E d 1)

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    47/97

    47

    - A lELU:

    Combinaisons dactions fondamentales (situations de projetdurables et transitoires pour des vrifications autres que cellesconcernant la fatigue) :

    jg.jGj+ q.1Q1+ i>1 q.i0.i Qi

    = 1,35 action permanente dfavorable

    = 1,0 action permanente favorable

    = 1,5

    Les combinaisons dactions (Eurocode 1)

    Combinaisons dactionsaccidentelles:

    jGj+ A + 1.1Q1+ i>12.iQi

    Ch d l i i V N i T

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    48/97

    48

    - A lELS:

    Combinaisons rares:

    jGj+ Q1+ i>10.iQi

    Combinaisons frquentes:

    jGj+

    1.1Q1+

    i>1

    2.iQiCombinaisons quasi permanentes:

    jGj+ i>02.iQi

    Charge dexploitation Vent Neige Temprature

    0 0,87 0,67 0,87 0,53

    1 1,00 0,20 0,30 0,50

    2 1,00 0,00 0,10 0,00

    V l li i d d df i

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    49/97

    49

    Type de structure Valeur limite

    toitures en gnral f < L/200

    planchers en gnral f < L/250planchers supportant des poteaux f < L/400

    poteaux de portiques en gnral < L/300

    poteaux de portiques avec pont roulant < L/500

    Valeurs limites recommandes des dformations

    C i (E d 3)

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    50/97

    50

    x-x - sur la longueur de la barrey-y - axe de la section transversalez-z - axe de la section transversale

    Conventionaxes (Eurocode3)

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    51/97

    d'une manire gnrale :

    y-y - axe de section transversale parallleaux semelles ;z-z - axe de section transversale

    perpendiculaire aux semelles ;

    pour les cornires :

    y-y - axe parallle l'aile la plus petite ;z-z - axe perpendiculaire l'aile la pluspetite ;

    quand ncessaire :u-u - axe principal de forte inertie

    (lorsqu'il ne concide pas avec l'axe yy) ;v-v - axe principal de faible inertie(lorsqu'il ne concide pas avec l'axe zz).

    51

    C i i i d i

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    52/97

    52

    Le moment statiquede lairepar rapport laxex

    dySx

    Lordonndu centre de gravitG par rapport laxex

    dyS

    y x

    G yG

    yG x

    d

    Caractristiques gomtriques des sections

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    53/97

    53

    Le moment dinertiedunesection dairepar rapport laxex

    d2yIx

    de mme

    d2xI y

    Si laxexpasse par G

    2gII Gx

    Consquences dunchangement daxe

    22''

    'ggII

    dSS

    xx

    xx

    g

    G

    yG x'

    x

    g'

    d

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    54/97

    54

    Applications (Caractristiques gomtriques des sections)

    Application I-1:

    Dterminer A; Iy; Iz; Wel,y; Wel,z.

    Unit : mm

    R i t ti

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    55/97

    55

    Structureen acier

    Actions extrieures: charges concentres et/ou rparties(forces / moments)dplacements ou rotations impossvariations de tempraturesollicitations dynamiques

    Pour les sections deslments de la structure Sollicitations: efforts internes contraintes et dformations

    Rsistance en section

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    56/97

    56

    Les sollicitationssont de 5 natures diffrentes :

    La traction.

    La compression.

    La flexion.

    Le cisaillement.

    La torsion.

    Effort normal

    Moment de flexion

    Effort tranchant

    Moment de torsion

    Une section peut tre soumise une interaction defforts(combinaison duneffort normal, dunmoment de flexion, duneffort

    tranchant et/ou dunmoment de torsion).

    On distingue : la flexion simple, la flexion biaxiale (dvie ougauche), la flexion composeet la flexion biaxiale compose.

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    57/97

    57

    Effort normal de traction

    SSSNSS

    .dd

    Contrainte uniforme

    C i + fl b

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    58/97

    58

    Compression centre + flambement

    L

    F

    S

    Iadm

    Rsistance (structures massives)

    admS

    F

    Flambement (structures lances)

    2

    2

    fcr

    l

    EI

    FF

    L fl b ibl i l d i i d l

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    59/97

    59

    Le flambement est possible suivant les deux axes principaux de lasection de llment.

    On dfinit :

    llancement

    i

    l f

    le rayon de giration

    S

    Ii min

    l l

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    60/97

    60

    Flexion simple(Moment flchissant)

    Axe (ou fibre) neutre

    Compression

    Traction

    z < f = f = f = f

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    61/97

    61

    y y

    z

    z

    < fy

    M < Mel(1)

    = fy

    M = Mel(2)

    = fy

    Mel< M < Mpl

    Plastique

    Plastique

    lastique

    (3)M = Mpl

    Entirementplastique

    = fy

    (4)M

    Mel

    y

    EIy

    (1)

    (2)Mpl

    (3) (4)

    y

    E = 210 000 MPa

    fy

    (1)

    (2) (3) (4)

    Mel= W

    elf

    y

    Mpl= Wplfy

    R i t l tiq d ti fl i i pl

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    62/97

    62

    Rsistance lastiquedunesection en flexion simple :

    v

    v

    ycompflex I

    vM.

    ,

    yy

    ytracflex

    IvM '.

    ,

    v (v) : distance entre la fibre suprieure (infrieure) et laxeneutre.

    Ay AzI d2 : moment dinertiede la section par rapport laxede flexiony.

    Module dinertielastique :

    ',min,v

    I

    v

    IW

    yyyel

    M

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    63/97

    63

    yel

    tracflexcompflexflexW ,

    ,,max, ;max

    Pour rester dans le domaine lastique :

    yelyely

    yyel

    flex

    MWfM

    fW

    M

    ,,

    ,max,

    .

    Rsistance plastique dune section en flexion simple :

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    64/97

    64

    Rsistance plastiqued unesection en flexion simple :

    Le critre de dimensionnement lastique nutilisepas la grande ductilit de lacier.

    yplyypl WfMM ,, .

    Cisaillement

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    65/97

    65

    Cisaillement(Effort tranchant)

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    66/97

    66

    Phnomnes dinstabilit

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    67/97

    67

    Phnomnes d instabilit

    Le flambement

    L dversement ff t l s s m ll s mprim s d s pi s fl hi s

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    68/97

    68

    Le dversementaffecte les semelles comprimes des pices flchies

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    69/97

    69

    Le voilement affecte les mes des pices flchies

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    70/97

    70

    Levoilementaffecte les mes des pices flchies

    Voilement local

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    71/97

    71

    Les profils de construction, qu'ils soient lamins ou souds,

    peuvent tre considrs comme tre constitus dun ensemble desparois distinctes, dont certaines sont internes (mes de poutres ouvertes,semelles de caissons)et d'autres sont en console (semelles des profils ouverts, ailes descornires).

    Voilement local

    Comme les parois des profils de construction sont relativement

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    72/97

    72

    Comme les parois des profils de construction sont relativementminces compares leur largeur, lorsqu'elles sont sollicites encompression (par suite de l'application de charges axiales sur la totalit de la section et/ou

    par suite de flexion)elles peuvent se voiler localement.

    Le voilement local au sein de la section transversale peut limiter lacapacit de rsistance aux sollicitations du profil en l'empchant

    d'atteindre sa limite lasticit.

    La ruine prmature (provoque par les effets du voilement local)peut tre vite en limitant le rapport largeur/paisseur (ou

    lancement) des parois individuelles au sein de la section transversale.

    Classification des sections transversales

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    73/97

    73

    LEC 3 a instaur une classification des sections transversales enfonction de plusieurs critres :

    - lancement des parois

    - rsistance de calcul

    - capacit de rotation plastique

    - risque de voilement local

    - etc.

    4 classes de section ont t dfinies, allant de la section 1 (la plusperformante) la section 4 (la plus fragile)

    Classification des sections transversales

    classe 1 : sections transversales pouvant atteindre leur rsistance

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    74/97

    74

    classe 1 : sections transversales pouvant atteindre leur rsistanceplastique, sans risque de voilement local, et possdant une capacit derotation importante pour former une rotule plastique.

    classe 2 : sections transversales pouvant atteindre leur rsistanceplastique, sans risque de voilement local, mais avec une capacit derotation limite.

    classe 3 : sections transversales pouvant atteindre leur rsistance

    lastique en fibre extrme, mais non leur rsistance plastique, du fait desrisques de voilement local.

    classe 4: sections transversales ne pouvant atteindre leur rsistancelastique, du fait des risques de voilement local.

    Le rle de la classification des sections transversales est d'identifierdans quelle mesure leur rsistance et leur capacit de rotation sontlimites par l'apparition du voilement local.

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    75/97

    75

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    76/97

    76

    5 pl

    3 pl

    pl

    < pl

    Voilement local

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    77/97

    77

    Vo e e t oca

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    78/97

    78

    Les diverses parois comprimes d'une section transversale (me ousemelle) peuvent, en gnral, tre de classes diffrentes. La classe d'une

    section transversale est dfinie par la classe la plus leve (la plusdfavorable) de ses parois comprimes.

    Le fait de dterminer la classe dune section permet de choisir lamthode de calculs (analyse plastique ou lastique).

    La classification peut tre tablie en fonction des lancementslimites des parois. Les tableaux qui suivent dfinissent les classes 1, 2et 3. Les parois prsentant un lancement suprieur llancementlimite de la classe 3 sont naturellement de classe 4.

    Rapports largeur/paisseur maximaux pour les parois comprimes

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    79/97

    79

    a) mes : (parois internes perpendiculaires laxe de flexion)

    fy(N/mm2) 235 275 355

    1 0,92 0,81

    2 1 0,85 0,66yf

    235

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    80/97

    80

    b) Parois internes de semelles : (parois internes parallles laxe de flexion)

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    81/97

    81

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    82/97

    82

    c) Parois de semelles en console

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    83/97

    83

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    84/97

    84

    Coefficient de voilement pour parois en console

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    85/97

    85

    Coefficient de voilement pour parois en consolesoumises de la flexion compose

    Bord libre comprim= 2/1 +1 0 -1 +1 -1

    Coefficient de voilementk

    0,43 0,57 0,85 0,570,21+ 0,072

    Bord libre tendu= 2/1 +1 1 > > 0 0 0 > > -1 -1

    Coefficient de voilementk

    0,43 0,578/(+0,34) 1,7 1,7 - 5+ 17,12 23,8

    d) Cornires

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    86/97

    86

    e) Sections tubulaires

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    87/97

    87

    Applications (Classification des sections)

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    88/97

    88

    Application I-2:

    On considre une poutre reconstitue soude (PRS) en acier S235travaillant la flexion simple. La section adopte est celle delapplicationI-1. Montrer que la section est de classe 4.

    Caractristiques des sections transversales

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    89/97

    89

    Aire brute (A) : les caractristiques de la section brute sont

    dtermines en utilisant les dimensions nominales sans dduction destrous ventuels.

    Aire nette (Anet) : dune section transversale est gale son aire

    brute diminue des aires des trous.

    Aire efficace (Aeff) : dune section transversale est calcule en sebasant sur les largeurs efficaces des parois comprimes et les largeurs

    brutes des parois tendues.

    Coefficient de rduction de la section( = Aeff/A)

    Caractristiques de la section efficace des

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    90/97

    90

    Pour les sections de classe 4, le voilement local peut se produirepour des contraintes critiques infrieures la limite lastique ilintervient donc dans le dimensionnement.

    Lapprochede lEC3 consiste : dterminer une section dite efficace avec des caractristiquesrduites par rapport la section relle ou brute ;

    appliquer ensuite cette section efficace, les critres dedimensionnement valables pour les sections de classe 3.

    La section efficace est obtenue en calculant la largeur efficace dechaque paroi constituant la section brute.

    sections transversales de classe 4

    Procdure de dtermination de la largeur

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    91/97

    91

    1)calcul de sur la section brute

    2)calcul de kpar la formule approprie dans les tableaux suivants :

    1

    2

    efficace dune paroi

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    92/97

    92

    parois internescomprimes

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    93/97

    93

    parois comprimes enconsole

    3)calcul de llancement rduit:

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    94/97

    cr

    yp

    f

    Epaisseur de la paroi

    Largeur de la paroi

    Contrainte critiquede voilement local

    2

    2

    2

    cr112

    b

    tEk

    94

    Ek

    f

    t

    b y

    2112

    1

    k

    tb

    p4,28

    4)calcul de et par consquent beff

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    95/97

    95

    5) rpartition de la largeur efficace suivant la valeur de et laconfiguration approprie des tableaux.

    673,0si22,0

    673,0si1

    2

    p

    p

    p

    p

    Remarque importante :

    En gnral, on dtermine la largeur efficace des semelles avantdentamerla dtermination de la largeur efficace de lme.

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    96/97

    96

    Applications (Sections de classe 4)

  • 8/9/2019 Cours CM 1 Chapitre 1 Introductio

    97/97

    Application I-3:

    On considre une poutre reconstitue soude (PRS) en acier S235travaillant la flexion simple. La section adopte est celle desapplications I-1 et I-2.

    - Donner les dimensions de la section efficace.

    - Calculer la position du nouveau centre de gravit.

    - Calculer linertie Iy par rapport au nouvel axe yy etdterminer Wel,y.