Guide de Conception Structure Inox

7/29/2019 Guide de Conception Structure Inox

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Structures en acier inoxydable

Guide de conception(Troisime dition)


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2006 Euro Inox et le Steel Construction Institute

ISBN 2-87997-205-1

(Premire dition : ISBN 2-87997-038-5)

Euro Inox et le Steel Construction Institute ont tout mis en uvre pour que les informations donnes ici soient techniquementexactes. Cependant, le lecteur est avis que le contenu de ce document na comme objectif que de mettre sa disposition desinformations gnrales. Euro Inox, le Steel Construction Institute et tout autre partenaire contribuant spcifiquement dnienttoute responsabilit pour perte, dommage ou blessure, rsultant de lutilisation des informations contenues dans la prsentepublication.

CD-ROM, 7 langues ISBN 2-87997-187-X

Version anglaise ISBN 2-87997-204-3

Version finnoise ISBN 2-87997-208-6

Version allemande ISBN 2-87997-210-8

Version italienne ISBN 2-87997-206-X

Version espagnole ISBN 2-87997-207-8

Version sudoise ISBN 2-87997-209-4


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PRFACE

Troisime ditionCette troisime dition du guide de conception a t prpare par le Steel ConstructionInstitute comme un document contractuel du projet de valorisation RFCS Structural designof cold worked austenitic stainless steel (contrat RFS2-CT-2005-00036). Cest la rvisioncomplte de la deuxime dition dont la porte a t tendue aux aciers inoxydablesaustnitiques forms froid et qui a t entirement actualise avec les nouvelles rfrencesdes Eurocodes. Cette troisime dition se rfre donc aux parties appropries de lEN 1990,de lEN 1991 et de lEN 1993. Lapproche ingnierie incendie du Chapitre 7 a t actualiseet de nouveaux paragraphes sur la durabilit des aciers inoxydables dans les sols et le bilanfinancier du cycle de vie ont t ajouts.

Trois nouveaux exemples de calcul ont t introduits pour dmontrer lintrt dutiliser

lacier inoxydable form froid. Ils ont t labors par les partenaires suivants :

LUniversit Polytechnique de Catalogne (UPC)

LInstitut Sudois de Construction Mtallique (SBI)

Le Centre de Recherche Technique de Finlande (VTT)

Un Comit de pilotage de projet, comprenant des reprsentants de chaque organismepartenaire et des organisations de parrainage, a surveill le travail et a contribu audveloppement du guide de conception. Les organisations qui suivent ont particip laprparation de la 3me dition :

Le Steel Construction Institute (SCI) (coordinateur du projet) Centro Sviluppo Materiali (CSM)

Le CUST, Universit Blaise Pascal de Clermont-Ferrand

Euro Inox

RWTH, Institut de Construction Mtallique, Aix-La-Chapelle

VTT, Centre de Recherche Technique de Finlande

LInstitut Sudois de Construction Mtallique (SBI)

LUniversit Polytechnique de Catalogne (UPC)

La contribution franaise a t assure par Hamid Bouchar et Jean-Pierre Muzeau (CUST).

Prface la seconde dition

Ce nouveau guide de conception a t labor par The Steel Construction Institute dans lecadre du projet de valorisation aid par la CECA, Dveloppement de l'utilisation de l'acierinoxydable dans la construction (contrat 7215-PP-056). Il constitue une rvision complte duGuide de conception pour l'acier inoxydable de construction, qui a t labor parThe SteelConstruction Institute de 1989 1992 et publi, en anglais, par Euro Inox en 1994.

Dans sa premire dition en franais, ce guide de conception tient donc compte des progrsraliss dans la connaissance du comportement structurel de l'acier inoxydable ces

10 dernires annes. En particulier, il comprend les nouvelles recommandations de calculissues du projet financ par la CECA et rcemment achev, Dveloppement de l'utilisationde l'acier inoxydable dans la construction (contrat 7210-SA/842), qui a conduit tendre


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l'objet du prsent guide au calcul de la rsistance au feu. Au cours des 10 dernires annes,un grand nombre de nouvelles normes europennes ont t publies en ce qui concernel'acier inoxydable : matriaux, fixation, fabrication, montage, soudage, etc. Ce guide a tactualis de sorte faire rfrence aux normes actuelles et aux donnes figurant dans cesnormes.

Un comit de pilotage de projet, comprenant des reprsentants de chaque organismepartenaire, sous-traitant et de parrainage, a supervis les travaux et a contribu l'laborationdu guide.

Les exemples pratiques ont t raliss par les partenaires suivants :

Centre Technique Industriel de la Construction Mtallique (CTICM)

Lule Institute of Technology

Technical Research Centre of Finland (VTT)

RWTH Aachen

The Steel Construction Institute (SCI)

Les personnes suivantes ont particip au comit de pilotage ; certaines parmi elles ont aussicomplt les exemples de calcul :

Nancy Baddoo The Steel Construction Institute

Massimo Barteri Centro Sviluppo Materiali (CSM)

Bassam Burgan The Steel Construction Institute

Helena Burstrand Knutsson Swedish Institute of Steel Construction (SBI)

Lars Hamrebjrk Swedish Institute of Steel Construction (SBI)

Jouko Kouhi Technical Research Centre of Finland (VTT)

Roland Martland Health and Safety Executive (UK)

Enrique Mirambell Universitat Politcnica de Catalunya (UPC)

Anders Olsson AvestaPolarit AB (auparavant, Lule Inst. of Technology)

Thomas Pauly Euro Inox

Esther Real Universitat Politcnica de Catalunya (UPC)

Ivor Ryan Centre Technique Industriel de la Construction Mtallique

Heiko Stangenberg RWTH Aachen Institute of Steel Construction

Asko Talja Technical Research Centre of Finland (VTT)

REMERCIEMENTS

Les organismes qui suivent ont contribu financirement ldition de ce guide deconception :

Le Fond de Recherche pour le Charbon et lAcier (RFCS) (prcdemment, laCommunaut Europenne du Charbon et de lAcier (CECA)

Euro Inox

Qu'ils soient sincrement remercis pour l'aide qu'ils ont apporte.

La prsente contribution et les deux ditions prcdentes ralises par les producteurs dacierinoxydable europens et les autres organisations sont galement vivement remercies.


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AVANT-PROPOS

Ce guide de conception a t labor lusage dingnieurs dment qualifis et exprimentsdans le calcul des structures en acier au carbone, mais pas ncessairement des structures enacier inoxydable. Il n'est en aucun cas destin avoir un statut lgal ni dgager l'ingnieurde sa responsabilit quant la ralisation d'une structure sre et fonctionnelle.

Ce guide est divis en deux parties :

Partie I - Recommandations

Partie II - Exemples de calculs

Les recommandations de la Partie I sont formules en termes de concept d'tats limites et,pour lessentiel, sont en accord avec les parties suivantes de lEurocode 3 Calcul des

structures en acier :

EN 1993-1-1 Calcul des structures en acier : Rgles gnrales et rgles pour les btiments

EN 1993-1-2 Calcul des structures en acier : Calcul du comportement au feu

EN 1993-1-3 Calcul des structures en acier : Profils et plaques parois forms froid

EN 1993-1-4 Calcul des structures en acier : Aciers inoxydables

EN 1993-1-5 Calcul des structures en acier : Plaques planes charges dans leur plan

EN 1993-1-8 Calcul des structures en acier : Calcul des assemblages

EN 1993-1-9 Calcul des structures en acier : Fatigue

EN 1993-1-10 Calcul des structures en acier : Choix des qualits dacier

Ce guide donne les valeurs recommandes pour certains facteurs. Ces valeurs sontsusceptibles de modifications au niveau national par lintermdiaire dAnnexes Nationales.

Les exemples de calcul contenus dans la Partie II illustrent l'utilisation desrecommandations. Un systme de rfrences croises indique la partie des exemplescorrespondant une recommandation particulire.

Les recommandations et les exemples de calcul sont disponibles en ligne sur le site Steelbiz,un systme dinformation technique du SCI (www.steelbiz.org), et sur le site webdEuro Inox (www.euro-inox.org). Ces recommandations font galement lobjet dunCommentaire, lui aussi disponible ces mmes adresses, et qui comprend une liste compltede rfrences. Le but du Commentaire est de permettre au concepteur dvaluer les bases desrecommandations et de faciliter le dveloppement des rvisions quand les nouvelles donnesdeviendront disponibles. A cette occasion sont prsents les rsultats de diffrentsprogrammes dessais mens spcifiquement pour fournir les donnes pour ce guide. Lesrecommandations, exemples de calcul et le Commentaire sont galement disponibles sur unCD diffus par Euro Inox.

Des outils de calcul en ligne sont disponibles sur le site www.steel-stainless.org/software,pour les barres en acier inoxydable formes froid soumises la traction, la compression ou


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la flexion. Ces outils permettent de calculer les caractristiques des sections et les rsistancescalcules conformment au prsent guide.

Les recommandations prsentes dans ce document sont bases sur les meilleuresconnaissances disponibles au moment de la publication. Toutefois, aucune responsabilitd'aucune sorte pour des blessures, dcs, pertes, dommages ou retards, quelles que soientleurs causes, dcoulant de l'utilisation de ces recommandations ne peut tre accepte par lesauteurs de ce guide ou par dautres partenaires associs leur laboration.


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Table des matires

Page nPRFACE iii

REMERCIEMENTS iv

AVANT-PROPOS v

PARTIE I RECOMMENDATIONS

1 INTRODUCTION 11.1 Objet 11.2 Symboles 11.3 Conventions pour les axes des lments 31.4 Units 3

2 BASES DE CALCUL 52.1 Exigences gnrale 52.2 Calcul aux tats limites 52.3 Charges 7

3 MATRIAUX : CARACTRISTIQUES, CHOIX ET DURABILIT 113.1 Nuances dacier 113.2 Comportement mcanique et valeurs de calcul des caractristiques 173.3 Caractristiques physiques 22

3.4 Effets de la temprature 233.5 Cot du cycle de vie 233.6 Choix des matriaux 243.7 Durabilit 27

4 CARACTRISTIQUES DES SECTIONS 374.1 Gnralits 374.2 Rapports largeur-paisseur maximum 374.3 Classification des sections transversales 374.4 Largeurs efficaces 414.5 Parois raidies 464.6 Calcul des caractristiques des sections 49

4.7 Rsistances des sections transversales 525 DIMENSIONNEMENT DES BARRES 57

5.1 Introduction 575.2 Barres tendues 575.3 Barres comprimes 575.4 Barres flchies 615.5 Barres soumises des combinaisons de charges axiales et de

moments flchissants 71

6 DIMENSIONNEMENT DES ASSEMBLAGES 746.1 Recommandations gnrales 74

6.2 Attaches boulonnes 766.3 Fixations mcaniques pour les tles minces 816.4 Attaches soudes 81


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7 CALCUL DE RSISTANCE AU FEU 867.1 Gnralits 867.2 Caractristiques mcaniques aux tempratures leves 867.3 Caractristiques thermiques aux tempratures leves 897.4 Dtermination de la rsistance au feu des structures 90

8 FATIGUE 98

9 ESSAIS 999.1 Gnralits 999.2 Dtermination de la courbe contrainte-dformation 999.3 Essais raliss sur les lments 99

10 ASPECTS CONCERNANT LA FABRICATION 10110.1 Introduction 10110.2 Stockage et manutention 10210.3 Oprations de formage 103

10.4 Soudage 10410.5 Blessures et grippage 10910.6 Finitions 110

PARTIE II EXEMPLES DE CALCUL 121

1 Poteau en profil creux circulaire 123

2 Poteau comprim-flchi constitu dune section soude en I 127

3 Calcul dun bac de couverture profil trapzodal portant sur deuxtraves 133

4 Rsistance la fatigue dans un assemblage soud de tubes sectionsrectangulaire 141

5 Assemblage soud 145

6 Assemblage boulonn 155

7 Rsistance au cisaillement dune poutre en I reconstitue soude 163

8 Rsistance aux charges transversales concentres 171

9 Poutre avec semelle comprime non maintenue 179

10 Rsistance au feu dun poteau comprim et flchi 189

11 Calcul dun bac de couverture profil trapzodal portant sur deuxtraves 199

12 Calcul dune section en C bords tombs 207

13 Ferme en treillis constitue de profils creux 217


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PARTIE 1 - RECOMMENDATIONS

1 INTRODUCTION

1.1 ObjetLes recommandations donnes dans cette partie du guide s'appliquent desnuances typiques d'aciers inoxydables utiliss en construction. Cesrecommandations sont essentiellement destines au dimensionnement d'lments etde composants structuraux secondaires de btiments, d'installations offshore et destructures similaires. Il convient de ne pas les appliquer des structuresparticulires telles celles utilises dans les installations nuclaires ou les rcipientssous pression pour lesquelles il existe dj des normes spcifiques d'applicationpour les aciers inoxydables.

Ces recommandations concernent le comportement des matriaux, ledimensionnement des lments forms froid et des lments souds ainsi que leurassemblage. Elles sont applicables aux nuances d'acier inoxydable austnitique etduplex typiquement utilises dans les applications architecturales ou deconstruction. Les recommandations ont t formules selon la philosophie d'tatslimites.

1.2 Symboles

D'une manire gnrale, les symboles utiliss dans ce guide de conception sontidentiques ceux utiliss dans lEN 1993-1-1 : Eurocode 3, Rgles gnrales.Rgles pour les btiments Les indices sont largement utiliss, par ex. Nb,z,Rdreprsente la rsistance de calcul (indice Rd) d'un poteau soumis une chargeaxiale (N) rsultant du flambement (indice b) selon l'axe faible (indice z).

Les dimensions et les axes des sections sont illustrs la Figure 1.1. Il est noterque, contrairement la pratique couramment en vigueur dans de nombreux pays,l'axe fort d'une section est normalement y-y et l'axe faible z-z, cf. Partie 1.3.

Majuscules latines

A Action accidentelle ; aire

C Valeur fixe ; facteurE Module d'lasticit ; effet d'actionsF Action ; forceG Action permanente ; module de cisaillement

I Moment d'inertie de flexionL Longueur ; porte ; longueur d'pureM Moment de flexionN Effort axialQ Action variable

R RsistanceV Effort tranchantW Module de rsistance

Majuscules grecques

Diffrence de (prcde le symbole principal)


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Minuscules latines

a Distance entre raidisseurs ; paisseur de gorge d'une soudureb Largeurc Distance ; partie en consoled Diamtre ; hauteur (profondeur)

e Excentricit ; dcalage d'axe neutre ; pince longitudinale ; pincetransversalef Rsistance (d'un matriau)g Espaceh Hauteuri Rayon de giration ; nombre entierk Coefficient ; facteurl Longueur de flambementm Constanten Nombre de ...

p Pas ; espacementq Force rpartie

r Rayon ; rayon de racines Pas en quinconcet paisseuruu Axe fortvv Axe faiblew Dformation en ondulation

xx, yy, zz Axes orthonorms

Minuscules grecques

(alpha) Rapport ; facteur (beta) Rapport ; facteur

(gamma) Coefficient partiel (epsilon) Dformation ; coefficient

yf

E

210000

235=

(lambda) Rapport d'lancement (une barre au-dessus du symbolesignifie adimensionnel)

(rho) Coefficient de rduction (sigma) Contrainte normale (tau) Contrainte de cisaillement (phi) Rapport (chi) Coefficient de rduction (pour le flambement) (psi) Rapport de contraintes ; coefficient de rduction

Indices

a Moyenb Appui ; flambement ; boulonc Section transversalecr Critiqued Calcul

E Eulereff Efficacee Efficace (avec autre indice)el lastique

f Semelleg Bruti,j,k Indices (remplacer par un chiffre)


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k CaractristiqueLT DversementM (Prise en compte de) moment flchissantN (Prise en compte de) effort axialnet Neto Initial

pl PlastiqueR Rsistancer Valeur rduiteS Sollicitation ; scant

s Effort de traction (aire) ; scant ; raidisseurt Traction ; de traction ; torsionu Axe fort de section transversale ; ultimeV (Prise en compte de) effort tranchantv Cisaillement ; axe faible de section transversalew me ; soudure ; gauchissement

x Axe suivant la longueur de l'lment

y Plastification ; axe de section transversale (axe fort sauf pour les sectionsnon-symtriques)z Axe de section transversale (axe faible sauf pour les sections non-

symtriques) Contrainte normale Contrainte de cisaillement

1.3 Conventions pour les axes des lmentsDe manire gnrale, la convention adopte pour les axes des lments est lasuivante :

xx suivant la longueur de l'lment.yy axe de section transversale perpendiculaire l'me, ou l'aile la plus

grande dans le cas de cornires.

zz axe de section transversale parallle l'me, ou l'aile la plus grandedans le cas de cornires.

L'axe yy est normalement l'axe fort de la section et l'axe zz est normalement l'axefaible. Pour les cornires, les axes fort et faible (uu et vv) sont inclins vers les axes

yy etzz, cf. Figure 1.1.

La convention utiliser pour les indices indiquant les axes pour les moments est lasuivante : Utiliser l'axe autour duquel agit le moment.

Par exemple, pour une section en I, un moment s'exerant dans le plan de l'me estnot My car il agit par rapport l'axe de section transversale perpendiculaire l'me.

1.4 UnitsPour les calculs, l'utilisation des units suivantes est recommande :

forces et charges kN, kN/m, kN/m2

masse unitaire kg/m3

poids unitaire kN/m3


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contraintes et rsistances MPa (= MN/m2 ou N/mm)

moments flchissants kN.m

Soulignons que, en accord avec la pratique europenne, la virgule , est utilisepour sparer la partie entire de la partie dcimale.

Figure 1.1 Dimensions et axes des sections

w y y y

tw

d

t f

h

t

dy

z z

zzb b

zz

y

r

yh y

bz z

t

h

y

v

u

u

vb

h

t


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2 BASES DE CALCUL

2.1 Exigences gnrale

Il convient quune structure soit dimensionne et fabrique de sorte : rester apte lusage pendant sa dure de vie prvue

rsister aux charges pouvant survenir au cours de la construction, delinstallation et de lutilisation

localiser les dommages rsultant de surcharges accidentelles

possder une durabilit approprie par rapport aux cots dentretien.

Les exigences nonces ci-dessus peuvent tre satisfaites en utilisant des matriauxadquats, des justifications et des dispositions constructives appropries, et enspcifiant des procdures de contrle de qualit pour la construction et lamaintenance.

Il convient de dimensionner les structures en tudiant tous les tats limitesappropris.

2.2 Calcul aux tats limitesLes tats limites sont des conditions limites qui, lorsquelles sont dpasses,rendent la structure incapable de satisfaire les performances requises. Trois classesdtats limites sont reconnues : les tats limites ultimes, les tats limites de serviceet les tats limites de durabilit. Les tats limites ultimes sont ceux qui, lorsquils

sont dpasss, peuvent entraner leffondrement de tout ou partie de la structure,mettant en danger la scurit des personnes. Les tats limites de servicecorrespondent aux tats au-del desquels les critres de service spcifis ne sontplus satisfaits. Les tats limites de durabilit peuvent tre considrs comme unsous-ensemble des tats limites ultimes et de service selon que, par exemple, lacorrosion affecte la rsistance de la structure ou son aspect esthtique. Desexemples de ces tats limites sont donns ci-dessous :

tat Limite Ultime (ELU)

Rsistance (y compris plastification gnrale, rupture, flambement ettransformation en mcanisme)

Stabilit contre le renversement et le dplacement latral

Rupture provoque par la fatigue

tat Limite de Service (ELS)

Flche

Vibration (par ex. oscillation induite par le vent)

Dommages rparables provoqus par la fatigue

Fluage


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tat Limite de Durabilit

Corrosion

Stabilit mtallurgique

tats limites ultimesPour les tats limites ultimes, des relations de la forme suivante doivent tresatisfaites :

Ed Rd (2.1)

o :

Ed est la valeur de calcul de leffet des actions, cest--dire des sollicitationsexerces dans la barre ou llment considr provoques par les chargesappliques pondres qui agissent sur la structure (cf. Partie 2.3), et

Rd est la rsistance de calcul correspondante donne dans la clause

approprie des prsentes recommandations.La rsistance de calcul, Rd, est donne en gnral comme Rk/M o Rk reprsenteune rsistance caractristique et M un coefficient partiel. Le coefficient partiel Mpeut prendre diffrentes valeurs. Le Tableau 2.1 donne les valeurs de M utiliseravec ce guide. Elles sont tires de lEN 1993-1-4 et de lEN 1993-1-8. Il convientde se rfrer aussi lAnnexe Nationale (AN) de lEN 1993-1-4 et aux autresparties de lEN 1993 du pays pour lequel la structure est conue, car elle peutfournir les valeurs modifies de M qui devraient tre utilises au lieu de celledonnes dans le Tableau 2.1. Si une Annexe Nationale nest pas disponible, ilconvient de convenir des coefficients M avec le client et lautorit comptente.

Comme alternative lvaluation de la rsistance de calcul par analyse, les essaisde matriaux, lments et structures sont autoriss (cf. recommandations donnesau Chapitre 9).

Tableau 2.1 Valeurs de Mrecommandes

Pour la rsistance : SymboleValeur(EN 1993-1-4)

des sections transversalessoumises une plastificationexcessive en tenant compte duvoilement local

M0 1,10

des barres aux instabilits, valuepar vrification de barres M1 1,10

la rupture des sectionstransversales en traction

M2 1,25

des lments de fixation, soudures,axes darticulation et plaques enpression diamtrale

M2 1,25

Pour la rsistance des : SymboleValeur(EN 1993-1-8)

assemblages dans les poutres treillis en profils creux

M5 1,00

axes darticulations ltat limite de

service

M6,ser 1,00


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tats limites de service

La relation correspondante pour les tats limites de service est la suivante :

Ed Cd (2.2)

o :

Ed est la valeur de calcul des effets dactions spcifies dans le critredaptitude au service, par ex. la flche sous les efforts et les momentsdans la barre dus aux charges appliques non pondres (Fk, voirPartie 2.3.4), et

Cd est la valeur limite de calcul du critre daptitude au service considr.

tats limites de durabilit

Ces tats exigent ltude des phnomnes de corrosion dont il est question laPartie 3.7.

2.3 Charges2.3.1 GnralitsDans les Eurocodes, le chargement est exprim en termes d actions . Une action est dfinie comme suit :

Un ensemble de forces (charges) appliques la structure (action directe),

Un ensemble de dformations ou acclrations imposes rsultant, parexemple, des changements de temprature, de la variation dhumidit, dutassement diffr ou des tremblements de terre (action indirecte).

Des valeurs caractristiques (Fk) des actions individuelles sont spcifies :

Dans lEN 1991 Actions exerces sur les structures (en prenant en comptedventuels complments et/ou les modifications apportes par lAnnexeNationale correspondante) ou autre code de chargement appropri, ou

par le client, ou par le concepteur en concertation avec le client, conditionque les dispositions minimales spcifies dans les codes de chargementappropris ou par une autorit comptente soient respectes.

Les valeurs de calcul des actions individuelles (Fd) sont obtenues en multipliant les

actions caractristiques par des coefficient partiels (F)

Le cas de charge de calcul est tabli en prenant en compte toutes les combinaisonsdactions ralistes et en identifiant le cas critique.

2.3.2 tat limite ultime Charges pondres pour lesconstructions terrestres

Les types dactions suivants sont reconnus :

Actions Permanentes (G) par ex. poids propre des structures,accessoires, services et quipements fixes.

Actions Variables (Q) par ex. charges dexploitation, actions du vent,charges de neige et charges thermiques.

Actions Accidentelles (A) par ex. explosions, incendie et chocs devhicules.


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LEN 1990 Bases de calcul des structures donne des combinaisons dactions utiliser pour le calcul des btiments et les valeurs recommandes pour lescoefficients partiels pour les actions (F). Il convient de se rfrer aussi lAnnexeNationale de lEN 1990 du pays pour lequel la structure est conue, car il peutfournir les valeurs modifies de F qui devraient tre utilises au lieu des valeursrecommandes. LAnnexe Nationale fournit galement des valeurs recommandespour les coefficients de combinaison (coefficients ) et les actions permanentesdfavorables (coefficients ). (Si une Annexe Nationale nest pas disponible, alorsles coefficients

F, et doivent tre choisis en accord avec lautorit nationale

comptente.) Il convient de se rfrer lAnnexe Nationale de lEN 1991 pour cequi concerne les valeurs numriques des charges.

Comme indiqu dans lEN 1990, en utilisation normale, cest--dire dans lessituations de projet non accidentelles, il convient dexprimer les combinaisonsdactions sous la forme :

1

jk,jG,

j

G + k,1Q,1 Q + >1

ik,,0iQ,

i

iQ (2.3)

ou, comme alternative, la plus dfavorable des deux expressions suivantes :

1

jk,jG,j

G + k,1i,0Q,1 Q + >1

ik,i,0iQ,i

Q (2.4a)

1

jk,jG,jj

G + k,1Q,1 Q + >1

ik,i,0iQ,i

Q (2.4b)

o :

Gk,j est la valeur caractristique de laction permanente j

Qk,1 est la valeur caractristique de laction 1 variable dominante (cest--direlaction variable la plus dfavorable)

Qk,i sont les valeurs caractristiques des actions i variablesdaccompagnement

j est lindice pour laction permanente,

i est lindice pour laction variable

G,j est le coefficient partiel pour laction permanente Gk,j

Q,1 est le coefficient partiel pour laction 1 variable dominante

j est un coefficient de rduction pour les actions permanentes dfavorablesG

0,i est un coefficient de rduction pour la valeur de combinaison duneaction variable Q.

Cependant, il convient nouveau de se rfrer lAnnexe Nationale du paysparticulier pour lequel la structure est conue.

Les valeurs recommandes suivantes sont fournies dans lEN 1990 :

G,j = 1,35 (pour les effets dfavorables)

Q,1 = 1,5 Q,i = 1,5

= 0,85

La valeur de 0 dpend du type de chargement (voir lEN 1990).


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Les quations 2.4a et 2.4b ont t introduites car lquation 2.3 tait beaucoup troppessimiste pour les structures lourdes. Pour les ossatures en acier, les quations2.4a et 2.4b conduisent gnralement des charges plus faibles que lquation 2.3.

2.3.3 tat limite ultime Charges pondres pour lesconstructions offshores

Il convient de se rfrer aux rgles de lAPI RP2A LRFDRecommended Practicefor Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms Load andResistance Factor Design, premire dition, 1993.

Pour les conditions en place, il est suggr dutiliser, avec le prsent guide, lescombinaisons dactions pondres suivantes, issues de lAPI RP2A, conjointementavec les charges spcifies dans lAPI RP2A pour le calcul des superstructures enacier inoxydable. La notation est celle utilise dans le document API RP2A.

En conditions normales dexploitation :

1,3D1 + 1,3D2 + 1,5L1 + 1,5L2 + 1,2(Wo + 1,25Dn) (2.5)

En condition dintempries extrmes :

1,1D1 + 1,1D2 + 1,1L1 + 1,35(We + 1,25Dn) (2.6)

Quand les sollicitations dues aux charges gravitaires sopposent aux sollicitationsprovoques par les actions du vent, de la houle et des courants, les chargesgravitaires doivent tre rduites de telle manire que :

0,9D1 + 0,9D2 + 0,8L1 + 1,35(We + 1,25Dn) (2.7)

o :

D1 est la charge permanente, incluant le poids propres des structures,

accessoires, services et quipements fixesD2 est la charge permanente, incluant le poids des quipements et autres

objets pouvant varier en fonction du mode dexploitation

L1 est laction 1 variable (incluant le poids des approvisionnementsconsommables dans les canalisations et rservoirs)

L2 est laction 2 variable (forces de courte dure provoques parlexploitation, telles les charges de levage de train de sonde, defonctionnement de grues, de fonctionnement de machines, daccostagedembarcations et de trafic dhlicoptres)

Wo sont les actions dexploitation dues au vent, la houle et au courant, ouleurs effets, dfinis par lexploitant

We sont les actions extrmes de vent, de houle et de courant ou leurs effets(pour un priode de retour de 100 ans)

Dn sont les forces dinertie.

2.3.4 Charges aux tats limites de service

Il convient de vrifier les tats limites de service pour les combinaisons suivantes :

caractristique

frquente

combinaison de charges quasi-permanentes.


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LEN 1990 donne des combinaisons dactions utiliser dans le calcul desbtiments. (Cependant, il convient nouveau de se rfrer lAnnexe Nationale dupays pour lequel la structure est conue.) LEN 1990 exige aussi que les flchesadmissibles soient fixes en accord avec le client.

Pour la combinaison caractristique, utilise normalement pour les tats limitesirrversibles, il convient dutiliser la combinaison de charges suivante :

>

++1

ik,i,01k,1

jk,ij

QQG (2.8)

o tous les termes sont dfinis dans la Partie 2.3.2.

Il est noter que lEN 1990 donne les combinaisons dactions appropries utiliserdans les situations suivantes :

pour le calcul des flches sous les combinaisons normales dactions(Clause A.1.4.3(1)),

quand il convient de prendre en compte les dformations long terme dues auretrait, la relaxation ou au fluage (Clause A.1.4.3(6)),

si lon considre laspect de la structure, le confort de lutilisateur ou lefonctionnement des machines (Clauses A.1.4.3(4) et (5)).


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3 MATRIAUX : CARACTRISTIQUES,CHOIX ET DURABILIT

3.1 Nuances dacier3.1.1 IntroductionIl existe de nombreux types diffrents daciers inoxydables. Tous ne conviennentpas aux applications de construction, en particulier lorsquon envisage le soudage.On compte cinq groupes fondamentaux daciers inoxydables, classs selon leurstructure mtallurgique : ce sont les groupes austnitique, ferritique, martensitique,duplex et durcis par prcipitation. Les aciers inoxydables austnitiques et les aciersinoxydables duplex sont en gnral les groupes les plus utiliss pour lesapplications de construction.

Les aciers inoxydables austnitiques offrent une bonne combinaison de rsistance la corrosion et daptitude au formage et la fabrication. Les aciers inoxydablesduplex possdent une grande rsistance, ainsi quune rsistance lusure avec unetrs bonne rsistance la fissuration par corrosion sous contraintes.

Les nuances les plus couramment utilises, souvent appeles nuances austnitiquesstandards, sont les nuances 1.4301 (connue sous lappellation amricaine 304) et1.4401 (connue sous lappellation amricaine 316). Elles contiennent 17 18 % dechrome et 8 11 % de nickel. La nuance 1.4301 convient pour des sites ruraux,urbains et lgrement industriels alors que la nuance 1.4401, qui est plus fortementallie, est bien adapte des sites industriels ou en atmosphre marine.

Les versions de ces nuances faible teneur en carbone sont les nuances 1.4307(304L) et 1.4404 (316L). Les nuances 1.4301 et 1.4401 taient autrefois produitesavec des teneurs en carbone sensiblement plus leves, ce qui avait desimplications sur la tenue la corrosion1. On utilisait soit la nuance L , soit unacier stabilis comme le 1.4541 et le 1.4571, lorsque le comportement lacorrosion ltat brut de soudage tait important.

La nuance 1.4318 est un acier inoxydable faible teneur en carbone et teneur enazote leve qui durcit trs rapidement quand il est travaill froid. Cette nuance admontr depuis longtemps des performances satisfaisantes dans lindustrieferroviaire et elle convient galement pour des applications dans lautomobile,laviation et larchitecture. La nuance 1.4318 possde une rsistance la corrosion

similaire celle du 1.4301 et elle convient mieux pour les applications demandantune rsistance plus leve que le 1.4301 si de grands volumes sont ncessaires. Ellevient directement du laminoir ; il convient que les prescripteurs intresss par le1.4318 vrifient sa disponibilit directement auprs du fabricant. Son prix estgnralement un peu plus lev que le 1.4301, il dpend de la quantit demande.

Une augmentation de lutilisation des aciers inoxydables pour des applications oils doivent supporter des charges a conduit une demande pour des nuances duplex

1 Le carbone prsent dans l'acier ragit avec le chrome et forme des carbures de chrome surles joints du grain dans certaines conditions de cycles thermiques, par ex. dans les zones

affectes par la temprature de soudage (ZAT ou HAZ). La perte locale de chrome dans lamatrice, depuis la rgion limite vers les particules de carbure, permet une attaque decorrosion intergranulaire prfrentielle et on dit alors que l'acier est sensibilis ou quilsouffre d'affaiblissement des soudures (voir Partie 3.7.2).


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moins allies (leurs proprits mcaniques et leurs rsistance la corrosion sontcombines avec une composition chimique avec un minimum dlmentsdalliages). La nuance duplex 1.4162, rcemment dveloppe, a t introduite dansles Parties 4 et 5 de la prochaine version de lEN 10088 (voir Partie 3.1.2). Lanuance 1.4162 convient pour de nombreuses applications du secteur de laconstruction avec une limite dlasticit conventionnelle dans la gamme 450 530MPa, une rsistance la corrosion comprise entre les nuances austnitiques 1.4301et 1.4404 et une composition chimique faiblement allie.

Seuls les aciers lamins, par opposition aux aciers couls, sont tudis ici. Desdirectives sur le choix des nuances en vue dapplications particulires sont donnesdans la Partie 3.6.

3.1.2 Normes appropriesProduits longs et produits plats

La norme approprie est lEN 10088, Aciers inoxydables. Elle comprend troisparties :

La Partie 1,Listes daciers inoxydables, donne les compositions chimiques etdes rfrences sur certaines caractristiques physiques comme le moduledlasticit,E.

La Partie 2, Conditions techniques de livraison pour les tles, plats et bandes usage gnral, donne les caractristiques techniques et les compositionschimiques des matriaux utiliss pour le formage de profils de construction.

La Partie 3, Conditions techniques de livraison pour les produits semi-finis,barres, ronds et profils usage gnral, donne les caractristiques techniqueset les compositions chimiques des matriaux utiliss pour les produits longs.

Les Parties 4 (produits plats) et 5 (produits longs) de lEN 10088 sont maintenanten prparation pour couvrir les matriaux utiliss en construction. Elles devraienttre publies en 2007.

Le systme de dsignation adopt dans lEN 10088 est compos du numro dematriau europen et dun nom de matriau.

La nuance 304L, par exemple, a le numro de matriau 1.4307, o :

1. 43 07

Indique la familleacier

Indique un groupedaciers inoxydables

Identifie la nuanceindividuelle

Le systme utilis pour la dsignation de lacier permet une certainecomprhension de sa composition. La dsignation du matriau de numro 1.4307est X2CrNi18-9, o :

X 2 CrNi 18-9

Indique un acier

hautement alli

% de

carbonex 100

Symboles chimiques

des lments dalliageprincipaux (chrome etnickel)

% dlments

dalliage principaux(18 % Cr et 9 % Ni)


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Chaque acier inoxydable possde un numro didentification unique. LAnnexe Adonne un tableau montrant les dsignations utilises pour des nuances dacierinoxydable quivalentes dans diffrentes normes europennes et nationales.

Le Tableau 3.1 donne les caractristiques mcaniques spcifies minimales desaciers inoxydables courants selon lEN 10088-2. Les compositions chimiques deces nuances sont donnes dans le Tableau 3.2.

Les aciers inoxydables austnitiques et duplex peuvent tous deux tre considrscomme possdant une tnacit suffisante et ntant pas susceptible de rupturefragile pour des tempratures dexploitation allant jusqu -40C.

Les valeurs de calcul des caractristiques mcaniques sont traites dans laPartie 3.2.4.


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Tableau 3.1 Caractristiques mcaniques spcifies des aciersinoxydables courants selon lEN 10088-2

Nuance

Formedeproduit(1)

paisseurmax.(mm)

Limitedlasticitconvention-nelle

0,2 %(2)(MPa)

Rsistanceultime latraction

(MPa)

Allongementaprsrupture

(%)

C 8 230 540 750 45(3)

H 13,5 210 520 720 45(3)1.4301

P 75 210 520 720 45

C 8 220 520 700 45

H 13,5 200 520 700 45

Aciersaustnitiqueschrome-nickelde base

1.4307

P 75 200 500 700 45

C 8 240 530 680 40

H 13,5 220 530 680 401.4401

P 75 220 520 670 45C 8 240 530 680 40

H 13,5 220 530 680 40

Aciers

austnitiquesnickel-chrome-molybdne

1.4404

P 75 220 520 670 45

C 8 220 520 720 40

H 13,5 200 520 720 401.4541

P 75 200 500 700 40

C 8 240 540 690 40

H 13,5 220 540 690 40

Aciersaustnitiquesstabiliss

1.4571

P 75 220 520 670 40

C 8 350 650 850 35H 13,5 330 650 850 35

Acieraustnitiquefaible carbone,fort azote

1.4318

P 75 330 630 830 45

C 8 450 650 850 20

H 13,5 400 650 850 201.4362

P 75 400 630 800 25

C 8 500 700 950 20

H 13,5 460 700 950 25

Aciers duplex

1.4462

P 75 460 640 840 25

Notes :(1) C = bande lamine froid, H = bande lamine chaud, P = plaque lamine chaud

(2) Caractristiques transversales(3) Pour les matriaux galiss par tirement, les valeurs minimales sont infrieures de 5 %


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Tableau 3.2 Composition chimique selon lEN 10088-2

Teneur en lment dalliages (maximum ou plages autorises)en % de poids

NuanceC Cr Ni Mo Autres

1.4301 0,07 17,5 19,5 8,0 10,5

1.4307 0,03 17,5 19,5 8,0 10,5

1.4401 0,07 16,5 18,5 10,0 13,0 2,0 2,5

1.4404 0,03 16,5 18,5 10,0 13,0 2,0 2,5

1.4541 0,08 17,0 19,0 9,0 12,0Ti : 5xC 0,7(1)

1.4571 0,08 16,5 18,5 10,5 13,5 2,0 2,5Ti : 5xC 0,7(1)

Aciersaustnitiques

1.4318 0,03 16,5 18,5 6,0 8,0 N : 0,1 0,2

1.4362 0,03 22,0 24,0 3,5 5,5 0,1 0,6 N : 0,05 0,2

Aciers

duplex

1.4462 0,03 21,0 23,0 4,5 6,5 2,5 3,5 N : 0,1 0,22

Note :(1) Pour viter la prcipitation de carbure de chrome au joint de grain, on fixe le carbone par

un lment qui a une forte affinit pour cet lment tel que le titane. Ceci amliore lecomportement la corrosion dans les zones thermiquement affectes par le soudage.Cependant, sauf pour la construction en profils trs lourds, l'utilisation d'aciersaustnitiques stabiliss au titane a t largement remplace par le recours aux nuancesd'acier faible teneur en carbone facilement disponibles, 1.4307 et 1.4404.

lments de fixation

Les fixations en acier inoxydable sont traites dans l'EN ISO 3506, lments defixation en acier inoxydable rsistant la corrosion. Cette spcification donne descompositions chimiques et des caractristiques mcaniques pour les fixations desgammes austnitique, martensitique et ferritique. Des matriaux alternatifs nonspcifiquement couverts par ces spcifications sont autoriss s'ils satisfont lesexigences de caractristiques physiques et mcaniques et s'ils possdent unersistance la corrosion quivalente.

Dans l'EN ISO 3506, le classement des matriaux des vis et des crous est reprpar une lettre : A pour austnitique, F pour ferritique et C pourmartensitique. Il est recommand d'utiliser des fixations austnitiques pourlesquelles les Tableaux 3.3 et 3.4 s'appliquent (tirs de l'EN ISO 3506). La lettre est

suivie d'un nombre (1, 2, 3, 4 ou 5) refltant la rsistance la corrosion,1 reprsentant le moins rsistant et 5 le plus rsistant.

L'acier de la Classe A1 est particulirement destin l'usinage. En raison de sateneur leve en soufre, les aciers de cette classe possdent une rsistance lacorrosion infrieure celle des aciers correspondants teneur en soufre normale. Ilconvient de prendre des prcautions si l'on envisage l'utilisation de fixations deClasse A1, cf. Partie 3.6.1.

Les aciers de la Classe A2 possdent une rsistance la corrosion quivalente celle de la nuance 1.4301. Les aciers de la Classe A3 sont des aciers inoxydablesstabiliss possdant une rsistance la corrosion quivalente celle de la nuance

1.4541. (Un acier stabilis contient l'ajout d'un puissant agent de formation decarbure, tel le titane, qui ragit de prfrence avec le carbone et empche laformation de carbures de chrome qui seraient un point de faiblesse.)


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Les aciers de la Classe A4 contiennent du molybdne et possdent une rsistance la corrosion quivalente celle de la nuance 1.4401. Les aciers de la Classe A5sont des aciers inoxydables stabiliss au molybdne possdant les caractristiquesde l'acier de nuance 1.4571.

Les fixations austnitiques peuvent tre produites en trois niveaux de rsistanceultime (connus sous le nom de classes de caractristiques ou de qualit), cf.Tableau 3.3. Notons que des valeurs doivent tre convenues pour les fixationssuprieures M39 dans la classe 50 et M24 pour les classes 70 et 80 tant donnque ces valeurs dpendent de l'alliage et de la mthode de fabrication.

Les fixations produites selon la classe 50 sont normalement non magntiques, maiscelles produites selon les classes 70 et 80 peuvent possder certaines propritsmagntiques.

L'tat de l'alliage des fixations de la classe 50 est doux, ce qui entrane la rsistance la corrosion la plus leve. Les classes 70 et 80 sont travailles froid et celapeut affecter lgrement la rsistance la corrosion. Les fixations de la classe 50possdant des filetages usins peuvent tre davantage sujets au grippage dufiletage, cf. Partie 10.5.

Il convient de prendre soin de faire correspondre la rsistance ainsi que larsistance la corrosion des boulons et du matriau de base.

LEN 14399 donne des rgles pour le marquage CE des boulons.

Tableau 3.3 Caractristiques mcaniques spcifies minimales desfixations de classe austnitique selon l'ISO 3506

Vis crous

Nuance(1) ClassePlage de

diamtres defiletage

Rsistanceultime latraction(2)

(MPa)

Limitedlasticitconvention-nelle 0,2%

(MPa)

Limitedlasticitconvention-

nelle(MPa)

50 M39 500 210 500

70 M24(3) 700 450 700A1, A2, A3,A4 et A5

80 M24(3) 800 600 800

Notes :(1) Outre les divers types d'acier couverts dans l'EN ISO 3506 dans les classes 50, 70 et 80, d'autres

types d'acier selon l'EN 10088-3 peuvent galement tre utiliss.(2) La contrainte de traction est calcule sur la section rsistante.(3) Pour les fixations possdant des diamtres de filetage nominaux d>24 mm, les caractristiques

mcaniques doivent tre convenues entre l'utilisateur et le fabricant, et faire l'objet d'un marquagecomportant la classe et la classe de caractristiques conformment ce tableau.


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Tableau 3.4 Compositions par classe de fixations selon l'EN ISO 3506

Composition chimique (pourcentage de poids) (1)Classe

C Cr Ni Mo Si Mn P S Autres

A1 0,12 16,0 18,0

5,0 -10,0

0,7 1,0 6,5 0,20 0,15 -0,35

A2 0,1 15,0 20,0

8,0 19,0

(2) 1,0 2,0 0,05 0,03

A3 0,08 17,0 -19,0

9,0 -12,0

(2) 1,0 2,0 0,045 0,03 Soit Ti : 5xC 0,8ou Nb/Ta : 10xC 1,0

A4 0,08 16,0 -18,5

10,0 -15,0

2,0 -3,0

1,0 2,0 0,045 0,03

A5 0,08 16,0 -18,5

10,5 -14,0

2,0 -3,0

1,0 2,0 0,045 0,03 Soit Ti : 5xC 0,8ou Nb/Ta :

10xC 1,0Note :

(1) Sauf indication contraire, ces valeurs sont maximales(2) Du molybdne peut tre prsent la discrtion du fabricant

3.2 Comportement mcanique et valeurs decalcul des caractristiques

3.2.1 Comportement contrainte-dformation de base

Le comportement contrainte-dformation des aciers inoxydables diffre de celui

des aciers au carbone par un certain nombre d'aspects. La diffrence la plusimportante rside dans la forme de la courbe contrainte-dformation. Alors quel'acier au carbone montre typiquement un comportement lastique linaire jusqu'la contrainte d'coulement et un plateau avant que l'crouissage apparaisse, l'acierinoxydable possde un comportement plus curviligne sans contrainte d'coulementbien dfinie (cf. Figure 3.1). Par consquent, les limites dlasticit des aciersinoxydables sont gnralement donnes en fonction d'une limite dlasticitconventionnelle dfinie pour une dformation permanente dcale particulire (parconvention une dformation de 0,2 %) comme indiqu la Figure 3.1. On lanomme gnralement limite dlasticit conventionnelle 0,2 %.

Soulignons que la Figure 3.1 montre des courbes contrainte-dformation

exprimentales typiques. Ces courbes sont reprsentatives de la gamme dematriaux pouvant tre fournis et il convient de ne pas les utiliser dans le calcul.

Les aciers inoxydables peuvent absorber un choc considrable sans rupture grce leur excellente ductilit (surtout les nuances austnitiques) et leurscaractristiques dcrouissage.


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3.2.2 Facteurs affectant le comportement contrainte-dformation

Il existe des facteurs qui peuvent modifier la forme de la courbe contrainte-

dformation fondamentale pour une nuance quelconque d'acier inoxydable donne.Ces facteurs sont interdpendants dans une certaine mesure, et ils comprennent :

Le travail froid

Les niveaux de rsistance des nuances austnitiques et duplex sont amliors par letravail froid (telles les oprations de formage froid y compris leplanage/dcintrage aux rouleaux). Simultanment cette amlioration, on constateune rduction de la ductilit mais ce phnomne n'a normalement aucuneconsquence en raison de valeurs de ductilit initialement leves, particulirementpour les aciers inoxydables austnitiques

Le Tableau 3.5 donne les niveaux de formage froid spcifis dans lEN 1993-1-4

qui sont issus de la norme matriaux europenne pour lacier inoxydable,EN 10088. Les aciers forms froid peuvent tre spcifis, soit en terme de limitedlasticit conventionnelle 0,2 %, soit de rsistance ultime la traction ou deduret, mais un seul paramtre peut tre spcifi.

Lorsque lacier inoxydable est form froid, il tend montrer un comportementasymtrique en traction et en compression ainsi quune anisotropie (descaractristiques contrainte-dformation diffrentes selon que lon se placeparalllement ou perpendiculairement aux directions de laminage). Le degrdasymtrie et danisotropie dpend de la nuance, du niveau de formage froid etde la mthode de fabrication. La Figure 3.2 montre des courbes contrainte-dformation pour la nuance 1.4318 forme froid en condition C850 ; la rsistance la compression dans la direction longitudinale se situe sous la rsistance latraction dans les deux directions longitudinale et transversale (valeurs donnestraditionnellement dans les normes matriaux comme lEN 10088 et reportes en

(0,2 est la limite dlasticit conventionnelle 0,2 %)

Figure 3.1 Courbes typiques contrainte-dformation pour l'acierinoxydable et l'acier au carbone ltat recuit (pour unetraction longitudinale)

600

200

0

0,2

0,005 0,010 0,015

E

E

0,002

(MPa)

4001.4318

1.4462

Acier au carbone(nuance S 355)

1.4301/1.44010,2


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accord avec les fournisseurs). Il convient nanmoins de prendre garde au choix dela rsistance de calcul pour les aciers forms froid (voir Partie 3.2.4). Desinformations complmentaires sur les valeurs relatives dautres types ou dautresdirections de chargement peuvent tre obtenues auprs du fournisseur.

Le prix de lacier inoxydable form froid est lgrement plus lev que celui dumatriau recuit quivalent, selon la nuance, la forme du produit et le niveau deformage froid.

Tableau 3.5 Niveaux de rsistance daciers forms froid selonlEN 10088-2 (applicable aux matriaux dpaisseur6 mm)

Conditionde formage

froid

Limitedlasticit

conventionnelle 0,2 % 1) 2)

Rsistanceultime latraction1) 2)

Nuances dacier disponibles encondition de formage froid

CP350 350 700 3) 1.4301, 1.4541, 1.4401, 1.4571

CP500 500 850 3) 1.4301, 1.4541, 1.4401, 1.4571, 1.4318

CP700 700 1000 3) 1.4318, 1.4301

C700 350 3) 700 1.4301, 1.4541, 1.4401, 1.4571

C850 500 3) 850 1.4301, 1.4541, 1.4401, 1.4571, 1.4318

C1000 700 3) 1000 1.4318, 1.4301

Note :(1) Des valeurs intermdiaires de limite dlasticit conventionnelle 0,2 % ou de rsistance

ultimes peuvent tre acceptes.(2) Lpaisseur maximale du produit pour chaque niveau de rsistance dcroit avec la

rsistance. Lpaisseur maximale du produit et lallongement rmanent dpendent aussi delcrouissage de lacier et des conditions de formage froid - des informations plus prcisespeuvent tre demandes au fabricant.

(3) Non spcifies, valeurs minimales indicatives.

Au cours de la fabrication, une augmentation de lordre de 50 % de la limitedlasticit conventionnelle 0,2 % est typique dans les angles des sections

Figure 3.2 Courbes contrainte-dformation typiques pour la nuance1.4318 form froid au niveau de rsistance C850

00,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030

Traction longitudinale

400

200

600

800

1000 (MPa)

Compression longitudinale

Traction transversale

Compression transversale


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formes froid. Cependant, cet effet est localis et laccroissement de rsistance dela barre dpend de la position des angles lintrieur de la section ; dans une poutrepar exemple, un petit gain peut tre obtenu pour les angles proches de laxe neutre.Laccroissement de rsistance compense aisment tous les effets de diminutiondpaisseur du matriau lors du formage froid des angles. Une validationexprimentale reste nanmoins ncessaire pour pouvoir tenir compte delaugmentation locale de rsistance due la fabrication (cf. Chapitre 9).

Le soudage ultrieur de l'lment provoque un effet de recuit partiel qui a pourconsquence de rduire tous les effets d'augmentation de la rsistance rsultant dutravail froid la Partie 6.4.4 donne des conseils de conception des assemblagessouds entre barres constitues de matriau form froid.

Sensibilit la vitesse de dformation

La sensibilit la vitesse de dformation est plus prononce pour les aciersinoxydables que pour les aciers au carbone. C'est--dire qu' des vitesses dedformation leves, on obtient une rsistance proportionnellement plus grande

pour l'acier inoxydable que pour l'acier au carbone.

Traitement thermique

Un recuit ou un adoucissement rduit laugmentation de la rsistance etl'anisotropie.

3.2.3 Valeurs typiques des caractristiques

Les Parties 3.2.1 et 3.2.2 prcdentes dmontrent que davantage de facteurs entrenten jeu si l'on considre les caractristiques mcaniques des aciers inoxydables parrapport celles de lacier au carbone. Leur mtallurgie est plus complexe et leprocessus de fabrication a des consquences plus importantes sur leurs

caractristiques finales. Pour une nuance donne, il faut donc s'attendre desdiffrences dans les caractristiques de matriaux issus de diffrents producteurs.Cependant, comme les caractristiques mcaniques dpendent de la compositionchimique et du traitement thermomcanique, elles sont bien matrises par lesfabricants, et il est possible de convenir avec eux des caractristiques dsires.

Du point de vue de la rsistance, la proportion avec laquelle la limite dlasticitrelle 0,2 % dpasse la valeur minimale spcifie est significative. Les limitesdlasticit typiques moyennes se situent entre 20 et 35 % au-dessus des valeursminimales spcifies. Les amliorations observes pour les limites dlasticitconventionnelles sont moindres pour les valeurs de rsistance ultime la tractionqui se situent typiquement seulement 10 % des valeurs minimales spcifies.

3.2.4 Valeurs de calcul des caractristiquesProduits plats

Trois options peuvent tre envisages : valeurs minimales spcifies, rsultatsdessais de matriaux ou donnes de certificat de laminage.

(i) Calcul utilisant des valeurs minimales spcifies

Matriau recuit

Il convient de prendre la limite dlasticit caractristique, fy, et la rsistanceultime caractristique la traction,f

u, gales aux valeurs minimales spcifies

dans lEN 10088-2 (donnes dans le Tableau 3.1).


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Matriau form froid

Des valeurs nominales majores de fy et de fupeuvent tre adoptes pour les

matriaux fournis dans les conditions de formage froid spcifies danslEN 10088.

Pour les matriaux fournis avec une limite dlasticit conventionnelle 0,2 %spcifie (par ex. CP350), la limite dlasticit conventionnelle 0,2 % duTableau 3.5 peut tre retenue comme valeur caractristique. Pour prendre encompte lasymtrie des matriaux forms froid dans les cas o lacompression dans la direction longitudinale est la sollicitation dterminante(barres comprimes ou flchies par ex.), il convient de prendre une valeurcaractristique gale 0,8 la limite dlasticit conventionnelle 0,2 % luedans le Tableau 3.5. Une valeur plus grande peut tre utilise si des essaisappropris en dmontrent la validit.

Pour les matriaux fournis avec une rsistance ultime spcifie la traction(par ex. C700), la rsistance minimale la traction du Tableau 3.5 peut tre

retenue comme valeur caractristique ; il convient dobtenir la limitedlasticit minimale 0,2 % auprs du fournisseur.

Note 1 : Des sections creuses rectangulaires sont disponibles en matriauxforms froid pour des rsistances intermdiaires entre CP350 et CP500avec une limite dlasticit et une rsistance ultime la traction garanties parle producteur (la limite dlasticit tant valable en traction et compression).

Note 2 : Les rgles de conception du prsent guide sont applicables pour desmatriaux jusqu CP500 et C850. Daprs le Chapitre 9, il convient deraliser une validation exprimentale pour des niveaux de rsistancesuprieurs en formage froid. Une exception existe pour les barresconstitues de sections transversales de Classes 1, 2 et 3 qui ne sontsensibles ni au voilement local ni une instabilit globale, pour lesquelles larsistance de la section transversale peut tre calcule selon le Chapitre 4 .

(ii) Calcul utilisant des rsultats d'essais

Il convient de considrer cette mthode uniquement comme une optionlorsque des essais de traction ont t effectus sur des prouvettes prlevesdans la plaque ou la tle partir de laquelle les lments doivent tre formsou fabriqus. Il convient que le concepteur s'assure galement que les essaisont t effectus conformment une norme reconnue, par ex. lEN 10002-1,et que les procdures adoptes par le fabricant sont telles que l'lment serarellement ralis partir du matriau soumis aux essais et positionncorrectement dans la structure.

La valeur de la rsistance de calcul peut tre drive dune approchestatistique ralise conformment aux recommandations de lAnnexe D delEN 1990.

Il est cependant recommand de baser la rsistance caractristique ultime latraction, fu, sur la valeur minimale spcifie donne dans la normeEN 10088-2.

(iii) Calcul utilisant des donnes de certificat de laminage

Des valeurs mesures de la limite dlasticit conventionnelle 0,2 %

figurent sur le certificat de laminage (ou de production). La valeur de larsistance de calcul peut tre drive dune approche statistique raliseconformment aux recommandations de lAnnexe D de lEN 1990.


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Il est cependant recommand de baser la rsistance caractristique ultime latraction, fu, sur la valeur minimale spcifie donne dans la normeEN 10088-2.

Pour le module de Young, une valeur de 200 000 MPa est donne par la normeEN 10088-1 pour toutes les nuances austnitiques et duplex courantes utilisesdans les applications de construction. Pour l'estimation des flches, le modulescant est plus appropri, cf. Partie 5.4.6. Pour ces nuances, une valeur de 0,3 peuttre prise pour le coefficient de Poisson et une valeur de 76 900 MPa pour lemodule de cisaillement, G.

lments de fixation

Pour le calcul de la rsistance d'une fixation soumise la traction, au cisaillementou leur combinaison, il est recommand de prendre la rsistance fondamentalefubgale :

fub = ub

o ub reprsente la rsistance minimale ultime spcifie la traction donne dansle Tableau 3.3 pour la classe de caractristiques approprie.

Au cas o il serait ncessaire de considrer la rsistance dun lment de fixation long terme, il convient de faire rfrence lEN 1990 pour la combinaisonapproprie dactions ltat limite ultime.

3.3 Caractristiques physiquesLe Tableau 3.6 donne les caractristiques physiques temprature ambiante des

nuances couvertes par ce guide, slectionnes l'tat recuit dans lEN 10088. Lescaractristiques physiques peuvent varier lgrement avec la forme et lesdimensions du produit mais ces variations ne revtent en gnral pas uneimportance critique en ce qui concerne l'application.

Tableau 3.6 Caractristiques physiques temprature ambiante, tatrecuit

Nuance Densit(kg/m3)

Dilatationthermique 20 1000C (10-6/0C)

Conductivitthermique(W/m0C)

Capacitthermique(J/kg0C)

1.4301 7900 16 15 500

1.4307 7900 16 15 5001.4401 8000 16 15 500

1.4404 8000 16 15 500

1.4541 7900 16 15 500

1.4571 8000 16,5 15 500

1.4318 7900 16 15 500

1.4362 7800 13 15 500

1.4462 7800 13 15 500

Du point de vue de la construction, la caractristique physique la plus importanteest le coefficient de dilatation thermique qui, pour les nuances austnitiques, estconsidrablement diffrent de celui de l'acier au carbone (12 10-6/C). Au cas o


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des aciers au carbone et inoxydable seraient utiliss conjointement, il convient deprendre en compte les effets de la dilatation thermique diffrentielle dans le calcul.

Les nuances duplex et ferritique sont magntiques. Lorsque les caractristiquesnon-magntiques des nuances austnitiques sont importantes pour l'application, lechoix de produits d'apport de soudage appropris doit faire l'objet du plus grandsoin afin de limiter la teneur en ferrite de la soudure. Un travail froid important,particulirement en ce qui concerne l'acier austnitique faiblement alli, peut aussiaugmenter la permabilit magntique ; un recuit ultrieur peut alors rtablir lescaractristiques non-magntiques. Il est recommand d'obtenir de plus amples avisdu producteur dacier pour les applications non-magntiques.

3.4 Effets de la tempratureLes nuances austnitiques sont utilises pour des applications cryogniques. Pource qui concerne lautre extrmit de lchelle des tempratures, comparativementaux aciers au carbone, les nuances austnitiques et duplex conservent une plus

grande proportion de leur rsistance au-dessus de 550C. Toutefois, le calcul desstructures exposes des tempratures cryogniques long terme ou destempratures leves sort du cadre de ce guide. En dautres termes, certains typesde corrosion et certaines caractristiques mcaniques autres que ceux traits dansce Chapitre 3 revtent une plus grande importance. Des aciers inoxydablesdiffrents de ceux slectionns ici s'avrent, dans la plupart des cas, mieux adaptsaux applications hautes tempratures et il convient alors dobtenir de plus amplesinformations.

En raison du risque de fragilisation, il convient de ne pas utiliser les aciers duplexpour de longues priodes dexposition des tempratures dpassant 300C.

Le Chapitre 7 couvre le calcul de la rsistance au feu et il fournit lescaractristiques mcaniques et physiques hautes tempratures.

3.5 Cot du cycle de vieIl convient de souligner une prise de conscience grandissante que le cot du cyclede vie (ou de la vie entire) et pas seulement les cots initiaux, doit tre pris enconsidration lors du choix des matriaux. Le cot du cycle de vie tient compte :

des cots initiaux,

des cots dexploitation, de la valeur rsiduelle.

Lacier inoxydable est quelquefois considr comme un matriau cher. Cependant,lexprience montre quen utilisant un matriau rsistant la corrosion afin dviterles maintenances ultrieures, les pertes de temps et les cots de remplacement,conduit souvent des conomies qui dpassent largement le cot initial lev dumatriau.

Le cot initial dune structure en acier inoxydable est beaucoup plus lev que sonquivalent en acier au carbone selon la nuance choisie. Nanmoins, des conomiesnaissent de labsence de besoin de protger les surfaces intervalles de tempsrguliers.


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Lexcellente rsistance la corrosion de lacier inoxydable peut offrir plusieursbnfices incluant :

la rduction des cots et des frquences dinspection,

la rduction des cots de maintenance,

une dure de vie plus grande.

Lacier inoxydable possde une forte valeur rsiduelle (valeur en fin de vie de laconstruction) bien que ce soit rarement un facteur dterminant pour les structuresestimes grande dure de vie (plus de 50 ans par exemple).

Le cot du cycle de vie est fond sur le principe de comptabilit standard de ladiminution de la trsorerie en rduisant tous les cots aux valeurs actuelles. Cettediminution intgre linflation, les intrts bancaires, les taxes et un ventuel facteurde risque. Ceci permet une estimation raliste entre les options disponibles et lesbnfices potentiels estims long terme par le choix dutiliser de lacier

inoxydable comparativement dautres matriaux.

3.6 Choix des matriaux3.6.1 NuancesDans la grande majorit des applications de construction utilisant l'acierinoxydable, c'est la rsistance la corrosion du mtal qui est exploite, que ce soitpour des raisons d'esthtique, de maintenance rduite ou de durabilit long terme.La rsistance la corrosion constitue alors le facteur essentiel lors du choix d'unenuance approprie.

Les aciers inoxydables rsistent la corrosion grce la prsence d'une couchepassive qui, sous rserve d'un contact avec l'oxygne ou avec des agents oxydantsappropris, tend s'auto-cicatriser lorsqu'elle est endommage. Cette couched'oxyde est avant tout la consquence de la teneur en chrome de l'acier, bien quel'ajout de nickel et autres lments d'alliage puisse amliorer substantiellement laprotection offerte par cette couche. En particulier, on utilise un faible pourcentagede molybdne pour amliorer la rsistance de l'acier aux piqres (voir Partie 3.7.2).

C'est lorsque la couche d'oxydes superficiels est endommage, ventuellement parune attaque lectrochimique ou par dtrioration mcanique, que la corrosion peutsurvenir.

Une conception soigne devrait normalement garantir un comportement sansproblmes, mais il convient que les concepteurs sachent que mme les aciersinoxydables peuvent subir diverses formes de corrosion dans certainescirconstances. Malgr l'existence de ces phnomnes de dgradation, il estparfaitement possible d'utiliser les aciers inoxydables de manire extrmementefficace, condition d'observer quelques principes lmentaires. Ce n'est quelorsquon utilise ces matriaux sans prendre en compte les principes qui sous-tendent leurs caractristiques de corrosion que des problmes peuvent survenir.

Le choix de la bonne nuance d'acier inoxydable doit tenir compte del'environnement de l'application, du processus de fabrication, de la finition desurface et de l'entretien de la structure. On peut noter que l'exigence d'entretien est

rduite : un simple lavage de l'acier inoxydable, mme effectu naturellement parla pluie, contribue considrablement l'allongement de la dure de vie.


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La premire tape consiste caractriser l'environnement d'exploitation, enincluant raisonnablement les carts prvus par rapport aux conditions de calcul.Lors du classement des environnements atmosphriques, il convient d'accorder uneattention particulire aux conditions localises comme la proximit de cheminesd'vacuation d'manations corrosives. Il convient d'tudier galement toutevolution ou modification ultrieure de l'exploitation prvue. Ltat de surface et latemprature de l'acier, ainsi que les contraintes prvues, peuvent galementconstituer des paramtres importants (cf. Partie 3.7.2).

Des nuances potentiellement adaptes peuvent alors tre slectionnes pour obtenirune rsistance la corrosion globalement satisfaisante dans l'environnementconcern. Il convient de tenir compte dans cette slection des formes de corrosionpouvant ventuellement tre significatives dans l'environnement d'exploitation.Cette slection exige une certaine apprciation de la nature de corrosion rencontredans les aciers inoxydables. La Partie 3.7 esquisse les grands principes de lacorrosion des aciers inoxydables, et indique les conditions dans lesquellesl'utilisation d'aciers inoxydables devrait normalement tre exempte de

complications et de risques inattendus. Son but est galement d'illustrer les grandeslignes de la bonne pratique, ainsi que les circonstances o il convient d'utiliser lesaciers inoxydables avec prcaution. Dans ce dernier cas, il convient de solliciterl'avis d'un spcialiste, car ces aciers peuvent tout de mme tre utiliss avec succsdans de nombreuses applications.

Il convient alors d'tudier les caractristiques mcaniques, la facilit de fabrication,la disponibilit des formes et des tats de surface des produits ainsi que les cots.

L'valuation de l'adquation des nuances s'effectue au mieux en se rfrant auxexpriences d'utilisation d'aciers inoxydables dans des applications etenvironnements similaires. Le Tableau 3.7 donne des directives pour le choix de

nuances appropries divers environnements atmosphriques. Il convient devrifier les rgles nationales, puisque dans certains cas elles peuvent tre pluspnalisantes. Dans le cas de l'acier inoxydable immerg, voir Partie 3.7.3. Lorsquel'acier inoxydable doit tre en contact avec des substances chimiques, il convient detoujours solliciter l'avis d'un expert.

Il convient de prendre des prcautions lorsqu'on envisage dusiner des aciersinoxydables pour raliser les fixations. L'ajout de soufre dans la composition de cesaciers de la classe austnitique les rend davantage sujets la corrosion,particulirement dans les environnements industriels et maritimes. Ceci s'appliqueplus particulirement aux fixations en matriaux de la Classe A1 de l'EN ISO 3506,cf. Tableau 3.3.


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Tableau 3.7 Nuances conseilles pour les applications atmosphriques

Environnement d'utilisation

Rural Urbain Industriel MaritimeNuance d'acier

L M H L M H L M H L M H

Aciers austnitiques chrome-nickel de base (ex. 1.4301,1.4307, 1.4541)

() () () X () X

Aciers austnitiques chrome-nickel-molybdne (ex. 1.4401,1.4404, 1.4571) et duplex1.4362

0 0 0 0 () ()

Aciers duplex 1.4462 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

L - Conditions les moins corrosives dans cette catgorie, par ex. tempres par une faible humidit,de faibles tempratures.

M - Conditions plutt typiques de cette catgorie.

H - Corrosion susceptible d'tre plus forte que les conditions typiques de cette catgorie, par ex.aggraves par une humidit leve persistante, des tempratures ambiantes leves, et despolluants atmosphriques particulirement agressifs.

O - Potentiellement sur-spcifi du point de vue de la corrosion.

- Probablement le meilleur choix en fonction de la rsistance la corrosion et du cot.

X - Susceptible de subir une corrosion excessive.

() - Digne d'tre tudi si des prcautions sont prises (c'est--dire spcification d'une surfacerelativement lisse et si un lavage est rgulirement effectu).

NOTE : Les rgles nationales peuvent contenir des exigences plus pnalisantes.

3.6.2 Disponibilit des formes de produitsTypes gnraux de forme de produit

Les tles, plaques et barres sont toutes largement disponibles dans les trois nuancesd'acier inoxydable traites dans le prsent guide. Les produits tubulaires sontdisponibles dans les nuances austnitiques, mais aussi en acier duplex 1.4462(2205). Les produits tubulaires en acier duplex 1.4362 (2304) ne sont pas aussidisponibles car, bien quelle soit utilise depuis quelques annes pour les crans deprotection contre les explosions dans les structures offshore, il sagit dune nuancerelativement rcente pour lindustrie de la construction.

La gamme des profils lamins (cornires, profils en U, profils en T, profils creuxrectangulaires et profils en I) est disponible dans les nuances austnitiquescourantes telles les nuances 1.4301 et 1.4401 mais elle nexiste pas pour les aciers

duplex. En gnral, ces sections peuvent tre produites par formage froid(laminage ou pliage), ou fabriques par soudage.

Le matriau en condition de formage froid est disponible en diverses formes etproduits comprenant les plaques, tles, bobines, bandes, barres et sections creuses :

plaques, tles, bobines, bandes (dpaisseur typique 6,0 mm)

barres rondes (de 5 mm 60 mm de diamtre)

sections creuses carres et rectangulaires (dimensions de sections transversalesjusqu 400 mm, paisseurs de 1,2 6 mm).

Les nuances dacier inoxydable qui sont disponibles commercialement encondition de formage froid sont donnes au Tableau 3.5.


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Formage froid

tant donn que les aciers inoxydables exigent des puissances de formage plusleves que les aciers au carbone, il est important qu'une discussion soit engage leplus tt possible avec les fabricants potentiels afin de vrifier les limites deformage froid. La longueur des profils forms froid la presse est

ncessairement limite par les dimensions de la machine ou par sa puissance dansle cas de matriaux plus pais ou plus rsistants. Les nuances duplex exigent despuissances de formage environ deux fois plus leves que celles utilises pour lesmatriaux austnitiques et, par consquent, les possibilits de formage de profilsduplex sont plus limites. En outre, en raison de la ductilit plus faible du matriauduplex, il convient d'utiliser des rayons de pliage plus gnreux. Des informationssupplmentaires sont donnes dans la Partie 10.3.2.

Finition de surface

Dans certaines applications, la finition et l'aspect de surface sont importants. Lesfabricants proposent une gamme de finitions courantes, depuis la finition laminejusqu' la finition brillante en passant par les finitions mates. Ils peuvent galement

proposer des textures particulires. Il convient de noter que malgr la normalisationdes diverses finitions, les variations entre les processus utiliss entranent desdiffrences d'aspect entre les divers fabricants et parfois dans la gamme d'un mmeproducteur. Les finitions brillantes sont frquemment utilises dans les applicationsarchitecturales et il convient de noter que les finitions brillantes accentuent lemoindre dfaut de planit du matriau, particulirement la surface de panneaux.Les tles rigidifies, estampes, textures, ornes de motifs ou profiles etcomportant un cadre-support rigide, attnuent cette tendance.

lments de fixation

Les fixations de la classe de caractristiques 70 selon l'EN ISO 3506 sont les plus

couramment utilises. Certaines restrictions de dimensions et de longueurs'appliquent aux fixations des classes de caractristiques 70 et 80, cf. Tableau 3.3. Ilest possible de faire fabriquer des fixations spciales la demande et, enpratique, cela conduit parfois une solution conomique.

Un certain nombre de techniques sont utilises pour la production des fixations, parex. usinage, formage froid et forgeage. Il convient dutiliser les filetages usinsavec prcaution dans les environnements trs agressifs (environnement marin parex.), en raison des problmes potentiels de corrosion en fond de filet. Les filetagesrouls sont galement prfrables car ils sont gnralement plus robustes que lesfiletages usins et donnent une meilleure rsistance au grippage.

3.7 Durabilit3.7.1 IntroductionLes aciers inoxydables sont en gnral trs rsistants la corrosion et ils ont uncomportement satisfaisant dans la plupart des environnements. La limite dersistance la corrosion d'un acier inoxydable donn dpend de ses lmentsconstitutifs ce qui signifie que chaque nuance a un comportement lgrementdiffrent dans un environnement corrosif. Il faut donc apporter le plus grand soinau choix de la nuance d'acier inoxydable approprie pour une application donne.En gnral, plus la rsistance la corrosion est grande, plus le cot du matriau estlev. Par exemple, l'acier de nuance 1.4401 est plus cher que l'acier de nuance

1.4301 en raison de l'ajout de molybdne.


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Les matriaux en condition de formage froid possdent une rsistance lacorrosion similaire celle des matriaux ltat recuit.

Les raisons les plus courantes pour lesquelles un mtal ne satisfait pas la dure devie prvue en ce qui concerne la rsistance la corrosion sont les suivantes :

(a) une valuation incorrecte de l'environnement ou une exposition desconditions inattendues, par ex. contamination insouponne par des ionschlorure

(b) la faon dont l'acier inoxydable a t travaill ou trait peut entraner un tatqui n'a pas t envisag lors de l'valuation initiale.

Bien que l'acier inoxydable puisse prsenter des taches et des dcolorations(souvent dues une contamination par de l'acier au carbone), il est extrmementdurable dans les btiments. Dans les environnements industriels et maritimesagressifs, des essais n'ont montr aucun signe de rduction de la rsistance deslments mme dans le cas d'une lgre perte de poids. Cependant, l'apparition detaches de rouille disgracieuses sur les surfaces extrieures peut tout de mme tre

considre comme un dfaut par l'utilisateur. Tout comme le choix soigneux de lanuance de matriau, la conception de dtails constructifs corrects et une bonneexcution peuvent rduire considrablement la possibilit d'apparition de taches etde corrosion ; des recommandations pratiques sont donnes au Chapitre 10.L'exprience montre qu'un problme ventuel de corrosion grave est plussusceptible d'apparatre au cours des deux ou trois premires annes d'exploitation.

Dans certains environnements agressifs, certaines nuances d'acier inoxydable sontsusceptibles de subir une attaque localise. Six mcanismes sont dcrits ci-aprs,bien que les trois derniers ne soient que trs rarement rencontrs dans les btimentsterrestres.

Il convient de souligner que la prsence d'humidit (y compris celle due lacondensation) est une condition ncessaire l'apparition de la corrosion.

3.7.2 Types de corrosion et performances des nuances d'acierPiqres de corrosion

Comme son nom l'indique, elle prend la forme de piqres localises. Elle rsulted'une rupture locale de la couche passive, normalement provoque par des ionschlorures bien que d'autres halognures, sulfates et anions puissent avoir un effetsimilaire. Dans une piqre en dveloppement, les produits de corrosion peuventcrer une solution trs corrosive, entranant parfois des vitesses de corrosionleves. Cependant, dans la plupart des applications de construction, les piqres

sont souvent superficielles et la rduction de la section d'un lment estngligeable. Toutefois, les produits de corrosion peuvent tacher les lmentsarchitecturaux. Il convient dtre moins tolrant vis--vis de ce phnomne pour lesinstallations telles les canalisations, tuyauteries et structures de rservoirs.

tant donn que l'ion chlorure est, de loin, la cause la plus courante des piqres, lesenvironnements ctiers et maritimes sont assez agressifs. La probabilit pour qu'uncertain milieu provoque l'apparition de piqres dpend, outre la teneur enchlorures, de facteurs tels que la temprature, l'acidit ou l'alcalinit et la teneur enagents oxydants. La rsistance aux piqres d'un acier inoxydable dpend de sacomposition chimique. Le chrome, le molybdne et l'azote amliorent tous larsistance aux piqres.


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Une mesure approche de la rsistance aux piqres est donne par l'Indice dePiqre (Pitting Index) ou Rsistance quivalente aux Piqres - REP (Pitting

Resistance Equivalent - PRE) dfinie partir des % en poids de Cr, Mo et N :

REP = % Cr + 3,3 (% Mo) + 30 (% N) pour les nuances austnitiques

REP = % Cr + 3,3 (% Mo) + 16 (% N) pour les nuances duplex

La REP d'un acier inoxydable constitue une indication utile pour sa comparaisonavec d'autres aciers inoxydables mais elle ne possde aucune signification absolue.

La nuance 1.4301 prsente la REP la plus faible de toutes les nuances couvertesdans le prsent guide, et elle n'est pas la nuance la mieux adapte aux applicationsarchitecturales en environnements maritimes sauf, peut-tre, pour des lments destructures internes efficacement protgs contre les brouillards et embruns salins.La nuance 1.4301 peut galement subir des niveaux inacceptables de piqres enenvironnement industriel svre et il convient donc de lui prfrer la nuance 1.4401ou une nuance duplex.

Corrosion par crevasses

La corrosion par crevasses se produit dans les mmes environnements que lespiqres de corrosion. La corrosion apparat plus facilement dans une crevasse quesur une surface dgage, car la diffusion des oxydants ncessaires la conservationde la couche passive est limite. La gravit d'une crevasse dpend fortement de sagomtrie : plus la crevasse est troite et profonde, plus svres sont les conditionsde corrosion. Ceci n'est susceptible de poser problme que dans les solutionsstagnantes o une accumulation de chlorures peut se produire

Les crevasses peuvent tre inities par un joint mtal sur mtal, un joint

d'tanchit, les attaques biologiques, les dpts et les dtriorations superficiellestelles les rayures profondes. Il convient de dployer tous les efforts pour liminerles crevasses mais, en gnral, il n'est pas possible de les liminer compltement.

Comme pour les piqres de corrosion, les lments d'alliage chrome, molybdne etazote amliorent la rsistance aux attaques et par consquent la rsistance lacorrosion augmente de la nuance 1.4301 aux nuances 1.4401 et 1.4462.

Corrosion galvanique

Lorsque deux mtaux diffrents sont en contact lectrique par l'intermdiaire d'unlectrolyte (c'est--dire un liquide lectriquement conducteur comme de l'eau demer ou de l'eau douce impure), un courant circule depuis le mtal anodique vers lemtal cathodique ou plus noble au travers de l'lectrolyte. Il en rsulte que le mtalle moins noble subit une corrosion.

Cette forme de corrosion est particulirement en cause dans le cas de joints entreacier inoxydable et acier au carbone ou faiblement alli. Il est important de choisirdes produits d'apport de soudage au moins aussi nobles que le mtal de base. Dansles environnements corrosifs impliquant la prsence ventuelle d'eau tels lesenvironnements industriels lourds, les atmosphres maritimes, et lorsqu'il peut seproduire une immersion dans l'eau de mer ou dans une eau saumtre, il convientd'viter l'utilisation de boulons martensitiques et ferritiques (cf. Partie 3.1.2) pourl'assemblage d'aciers inoxydables austnitiques.

La corrosion galvanique n'est pas forcment un problme avec les aciersinoxydables, mme si parfois sa prvention peut exiger des prcautions pouvant


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sembler surprenantes premire vue. La prvention de la corrosion galvanique, enprincipe, consiste empcher le passage de courant par les moyens suivants :

isoler les mtaux diffrents, c'est--dire interrompre les voies de conductionmtallique (cf. Partie 6.1.1).

empcher la conduction lectrolytique, c'est--dire interrompre la voielectrolytique au moyen de peinture ou autre revtement. Lorsque l'onsouhaite mettre en uvre ce type de protection et s'il n'est pas possible derevtir les deux mtaux, il est alors prfrable de revtir le mtal le plus noble(soit l'acier inoxydable dans le cas d'un assemblage acier inoxydable / acier aucarbone).

Le risque d'une attaque de corrosion profonde est plus grand si la surface du mtalle plus noble (c'est--dire l'acier inoxydable) est importante par rapport la surfacedu mtal le moins noble (c'est--dire l'acier au carbone). Il convient d'apporter unsoin particulier l'application de peintures ou autres revtements sur l'acier aucarbone. S'il subsiste d'ventuels petits pores ou trous d'pingle dans le revtement,

la petite surface nue d'acier au carbone entrane un rapport de surfaceanode/cathode trs lev, et il peut survenir une attaque de piqres svre de l'acierau carbone. Naturellement, cette attaque peut tre trs svre en cas d'immersion.Pour cette raison, il est prfrable de peindre l'acier inoxydable car les poresventuels n'entraneront que de faibles rapports de surfaces.

Des rapports de surfaces dfavorables sont susceptibles d'apparatre avec lesfixations et au niveau des joints. Il convient d'viter l'utilisation de fixations enacier au carbone dans les lments en acier inoxydable car le rapport entre lasurface de l'acier inoxydable et celle de l'acier au carbone est important, et lesfixations seraient soumises une attaque agressive. Inversement, la vitesse del'attaque d'un lment en acier au carbone par une fixation en acier inoxydable est

beaucoup plus faible. Il est en gnral utile de tirer parti de l'exprience acquise surdes sites similaires car diffrents mtaux peuvent souvent tre associs en toutescurit dans des conditions de condensation ou d'humidit occasionnelles sanseffets nocifs, surtout lorsque la conductivit de l'lectrolyte est faible.

La prvision de ces effets est difficile car la vitesse de corrosion est dtermine parun certain nombre de facteurs complexes. L'utilisation de tableaux de potentiels netient pas compte de la prsence de couches d'oxydes superficiels ni des effets desrapports de surfaces, ni de la chimie des diffrentes solutions (lectrolytes). Parconsquent, une utilisation inconsidre de ces tableaux peut produire des rsultatserrons. Il convient de les utiliser avec prcautions et uniquement pour unevaluation initiale.

Les aciers inoxydables constituent en gnral la cathode dans un couple galvaniqueet ne souffrent donc pas de corrosion. Le contact entre les aciers inoxydablesaustnitiques et le zinc ou l'aluminium peut entraner une certaine corrosionsupplmentaire de ces deux derniers mtaux. Il est peu probable que ce phnomnesoit significatif pour la structure, mais la poudre grise/blanche qui en rsulte peuttre juge inesthtique. Il convient en gnral d'viter le couple form avec ducuivre sauf dans des conditions favorables.

Le comportement gnral des mtaux en contact galvanique en environnementrural, urbain, industriel et ctier est trait plus en dtail dans le documentPD 6484 : Commentary on corrosion at bimetallic contacts and its alleviation.


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Fissuration par corrosion sous contraintes

L'apparition d'une fissuration par corrosion sous contraintes (FCC) ncessite laprsence simultane de contraintes de traction et de facteurs d'environnementspcifiques peu susceptibles d'tre rencontrs dans les atmosphres de btimentsnormales. Il n'est pas ncessaire que les contraintes soient trs leves par rapport

la limite dlasticit conventionnelle du matriau, et elles peuvent tre provoquespar le chargement et par des effets rsiduels dus aux processus de fabricationcomme le soudage ou le pliage. Gnralement, les aciers duplex possdent unersistance la fissuration par corrosion sous contraintes suprieure celle desaciers inoxydables austnitiques couverts dans ce guide. Les aciers inoxydablesaustnitiques hautement allis comme les nuances 1.4539, 1.4529, 1.4547 et 1.4565(non couverts dans ce guide) ont t dvelopps pour des applications o lafissuration par corrosion sous contraintes est un danger potentiel.

Il convient de prendre des prcautions lorsque des lments en acier inoxydablesoumis des contraintes rsiduelles leves (par ex. en raison du travail froid)sont utiliss dans des environnements riches en chlorures (par ex. piscines,

constructions maritimes ou de haute mer). LEN 1993-1-4 recommande denutiliser que les nuances 1.4529, 1.4547, 1.4565 pour les lments porteurs enatmosphres chlores qui ne peuvent pas tre nettoys rgulirement (dans lesplafonds suspendus au-dessus des piscines par ex.), moins que la concentration enions chlorures dans leau de la piscine soit 250 mg/l (ce qui est inhabituel),auquel cas la nuance 1.4539 peut galement convenir. Les nuances alternativespour lesquelles il a t montr quelles possdent une rsistance quivalente lafissuration par corrosion sous contraintes dans ces atmosphres peuvent aussi treutilises.

Corrosion gnrale (uniforme)

Dans les conditions normales typiquement rencontres dans les applications deconstruction, les aciers inoxydables ne souffrent pas de la perte gnrale de sectionqui est caractristique de la rouille dans les fers et aciers non-allis.

L'acier inoxydable est rsistant de nombreux produits chimiques ; en fait, il estparfois utilis pour les contenir. Cependant, il convient de se rfrer aux tableauxfournis par les fabricants ou l'avis d'un ingnieur spcialis dans la corrosion danstous les cas o l'acier inoxydable doit entrer en contact avec des produitschimiques.

Corrosion intergranulaire (sensibilisation) et affaiblissement dessoudures

Lorsque les aciers inoxydables austnitiques sont soumis un chauffage prolongdans la plage de 450C 850C, le carbone prsent dans l'acier se diffuse auxjoints du grain et entrane la formation de carbure de chrome. Ce processusdiminue la teneur en chrome de la solution solide et laisse une teneur en chromerduite proximit immdiate des joints du grain. L'acier atteignant cet tat est dit

sensibilis. Les joints du grain deviennent sujets une attaque prfrentielle lorsd'une exposition ultrieure un environnement corrosif. Ce phnomne est connusous le nom d'affaiblissement des soudures lorsqu'il se produit dans la zonethermiquement affecte d'une soudure.

Il existe trois moyens d'viter la corrosion intergranulaire :

utilisation d'acier faible teneur en carbone,


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utilisation d'acier stabilis au titane ou au niobium, car ces lments secombinent de prfrence avec le carbone pour former des particules stables,rduisant ainsi le risque de formation de carbure de chrome,

utilisation d'un traitement thermique, mais cette mthode est rarement utiliseen pratique.

Les nuances dacier inoxydable faible teneur en carbone (maximum 0,03 %),pour les plaques d'paisseur allant jusq

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Guide de Conception Structure Inox