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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
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