LA LA CHARPENTE METALLIQUECHARPENTE METALLIQUE est un ouvrage composé de pièces de métal assemblées entre elles pour constituer l’ossature d’une construction (maison, navire, pont) ou de certains de ses éléments. Entrent également dans le domaine de la charpente les dispositifs accessoires et provisoires, comme les étayages, les échafaudages et les coffrages, ainsi que les éléments fixes porteurs.

À l’origine, la charpente est l’œuvre du charpentier!; la charpenterie — l’art et le métier de la découpe, du travail et de l’assemblage des poutres dans les structures du bâtiment — est le plus vieux métier du travail. C’est également l’ensemble de la charpente d’un édifice ou la manière dont elle a été exécuté .

Définition:

on prépare les différents éléments, puis on les assemble sur le lieu de la construction, avant d’effectuer le levage et la liaison au reste de l’ossature. Pour l’assemblage et la fixation des différentes pièces, on utilisait en général des boulons boulons, des rivets rivets et la soudure soudure — sortes de clous courts et larges dont la pointe est écrasée, une fois enfoncée, formant ainsi une seconde tête. L’avènement des techniques de soudure à partir de 1930 a conduit à l’abandon de ces procédés d’assemblage. La soudureLa soudure permet en effet de rétablir la continuité des pièces par fusion du métal, avec une plus grande rapidité de construction et une sensible économie de poids sur l’ensemble de la structure.

Dans la construction de bâtiments, les éléments de la charpente sont généralement placés de manière à constituer un quadrillage en plan (horizontal) et en élévation (vertical). Le quadrillage vertical est appelé pan de fer, le quadrillage horizontal constitue l’ossature du plancher. Lorsque la charpente sert à supporter la toiture d’un bâtiment, on la qualifie de comble métallique. Le comble est essentiellement composé de poutres principales, appelées fermes, qui permettent de répartir le poids de la toiture sur les murs ou les poteaux.

Le comble est également composé de poutres plus légères, éléments secondaires qui servent à reporter le poids de la toiture sur les fermes. Parmi ces éléments, on trouve les pannes pannes et les chevrons chevrons. Les premières sont orientées perpendiculairement aux fermes et prennent appui sur celles-ci; les seconds sont placés parallèlement aux fermes et prennent appui sur les pannes. Lorsque les éléments de la couverture sont de petite taille (tuiles par exemple), on ajoute aux éléments secondaires de petits profilés, appelés lattis, qui sont fixés sur les chevrons et permettent de maintenir les éléments de la couverture.

Les charpentes des combles doivent être très légères!; leurs formes varient selon la portée des fermes, mais surtout suivant l’architecture du bâtiment. En effet, d’une région à l’autre, les formes des combles des habitations peuvent être très différentes.La forme la plus courante dans les bâtiments industriels ou les habitations préfabriquées est la ferme en treillis, dont un cas particulier est la ferme-shed, à la silhouette en dents de scie.Notons également que l’emploi du tube, de section circulaire, carrée ou rectangulaire, a permis la construction de structures légères et peu onéreuses, telles que la ferme plane en arc, et l’utilisation de l’acier sous forme de câble a permis le développement de structures tendues et haubanées.

Jusque vers 1930, le rivetage et le boulonnage constituaient exclusivement les seuls procèdes d’assemblage.

A partir de cette date, la soudure électrique s’est généralisée, apportant de profondes modification dans l’art de la construction métallique.LES ACIERS DE CONSTRUCTION:LES ACIERS DE CONSTRUCTION:•L’acier E24(A 42): sa limite inférieure d’élasticité est égale24 kgf/mm2

•L’acier E26(A 42): sa limite inférieure d’élasticité est égale26 kgf/mm2

•L’acier E30(A 47): sa limite inférieure d’élasticité est égale30-36 kgf/mm2

LES POUTRELLES:LES POUTRELLES:ce sont des profilés formés de deux ailes dont les

faces extérieurs sont parallèles , se raccordant en leur milieu à une âme perpendiculaire.-Les poutrelles IPN: caractérisées par le fait que la face intérieure des ailes est inclinée de 14% sur la face extérieure.

-Les poutrelles IPE, IPEA et IPER: caractérisées par le fait que les faces intérieures des ailes sont parallèles aux faces extérieures.-Les poutrelles H: à très large ailes parallèles qui se subdivisent en trois catégories:Les poutrelles H.E.B.Les poutrelles H.E.A.Les poutrelles H.E.M.CHARGES SOLLICITANT LES CHARPENTESCHARGES SOLLICITANT LES CHARPENTES :

les pièces de charpente sont sollicitées par:La charge permanente: poids de la couverture, de la sous toiture, des planchers, hourdis et plafonds, et poids propre des éléments de la construction.Les surcharges: telles, par exemple, les surcharges climatiques (vent, neige). Les surcharges à admettre sur un plancher: personnel, meubles, machines…etc

L’ossature métallique présente par rapport aux constructions massives,plusieurs avantages qui la font préférer pour certains projets de travaux:

1-1-Les murs enveloppes peuvent être exécutés avec les mêmes épaisseurs sur plusieurs étages.(empire state building à NEW YORK,85 étages). La section réduite des poteaux permet un vitrages développé des parois extérieurs . Les matériaux de remplissage des panneaux peuvent être adaptés au mieux aux exigences de l’isolation thermique, acoustique et climatique sans savoir égard à leur résistance.

2-2-L’ossature métallique permet de réaliser un concordance réelle entre les calcules de stabilité et l’action pratique que des forces. Les propriétés des matériaux de construction restent qualitativement constantes;les éléments de construction en acier se posent et s’adaptent avec grande précision grâce à une préfabrication poussée au maximum.

LES AVANTAGES

3-3-Cette préfabrication permet de réduire les délais d’exécution grâce à la réduction de la durée du montage sur chantier . Les travaux préparatoires peuvent s’exécuter pendent l’exécution des travaux de fondation qui prennent souvent beaucoup de temps. Ainsi les espaces nécessaires aux terrains de dépôt peuvent souvent être éliminés. Le remplissage des panneaux , les cloisons intérieurs, les planchers …etc, peuvent s’exécuter étage par étage sans avoir égard à des temps de prise et de durcissement etc.

4-4-Les charges totales inférieurs par rapport aux constructions massives(poids propres) permettent de réduire les fondations et les infrastructures. Par une conception approprié de la charpente portante et des fondations (dus par exemple aux affaissement miniers, tremblements de terre…etc.)se laissent facilement reprendre et égaliser.

5-5-Les ossatures métalliques peuvent être facilement modifiées, complétées, ou démolies. Les matériaux provenant d’un démontage éventuel se laissent facilement réemployer(ce qui n’est pas le cas pour les constructions massives et encore moins pour le béton armé.

6-6-Par un enrobage judicieux et suffisant des éléments portants en acier. L’ossature métallique est à peu près insensible à l’action du feu. Les éléments de construction en acier ne perdent pas leur qualités au feu et peuvent être réemployer un incendie.

1- 1- il doit être protégé contre la corrosion

2- 2- il est déconseillé de réaliser des bâtiments ou des il est déconseillé de réaliser des bâtiments ou des constructions dans des régions ou le degrés hygrométrique est très constructions dans des régions ou le degrés hygrométrique est très élevé .élevé .

3-3- la nécessité d’une main d’œuvre spécialisé la nécessité d’une main d’œuvre spécialisé (soudeurs…etc.).(soudeurs…etc.).

4-4- c’est un matériau beaucoup plus déformable que c’est un matériau beaucoup plus déformable que les autres, donc il faut prendre toutes les dispositions nécessaires. les autres, donc il faut prendre toutes les dispositions nécessaires.

Les inconvénients

Les poteaux d'ossature en acier léger galvanisé peuvent servir à ériger des ossatures d'habitations et d'édifices à bureaux.  Bien que le bois soit réputé pour sa souplesse, d'où sa grande résistance en cas de séisme, les ossatures en acier léger peuvent être tout aussi bonnes, sinon meilleures. Uniforme et bénéficiant d'une bonne stabilité dimensionnelle, l'acier peut aussi s'avérer concurrentiel au chapitre du prix.  Les ponts thermiques qui désavantagent l'acier peuvent aujourd'hui être supprimés efficacement grâce aux revêtements d'ossature isolants.  Les cavités formées par l'ossature peuvent aisément recevoir de l'isolant épais, tout comme les installations électriques, la plomberie et les conduits de chauffage, de ventilation et de climatisation, tandis qu'un pare-air posé avec soin élimine la condensation.

Ossatures en acier léger

LES PIECES QUI CONSTITUENT L’OSSATURE EN LES PIECES QUI CONSTITUENT L’OSSATURE EN CHARPENTE METALLIQUECHARPENTE METALLIQUE

PANNE FAITIERE .PANNE FAITIERE .

PANNE SABLIERE.PANNE SABLIERE.

CONTRE FICHE .CONTRE FICHE .

POINCON.POINCON.

MONTANT.MONTANT.

GOUSSET.GOUSSET.

ENTRAIT.ENTRAIT.

CONTREVENTEMENT.CONTREVENTEMENT.

ARBALETRIER.ARBALETRIER.

Jetez un coup d'œil à ces charpentes Jetez un coup d'œil à ces charpentes métallique.métallique.Jetez un coup d'œil à ces charpentes Jetez un coup d'œil à ces charpentes métallique.métallique.

Diagonales.Diagonales. 40x40x4 40x40x4 Poinçon.Poinçon. 40x40x4 40x40x4 Montants.Montants. 40x40x4 40x40x4 Goussets.Goussets. Tôle de 6mmTôle de 6mmEntrait.Entrait. 40x40x4 40x40x4 Arbalétriers.Arbalétriers. 40x40x440x40x4

NATURE DES EFFORTSNATURE DES EFFORTS

Sur le schéma les barres comprimées sont représentées en trait fort et Sur le schéma les barres comprimées sont représentées en trait fort et les barres tendues en trait fin.les barres tendues en trait fin.

Les montants ne supportent aucun effort, pratiquement ils servent à Les montants ne supportent aucun effort, pratiquement ils servent à soutenir l’entrait.soutenir l’entrait.

F2F2

F1F1 F3F3

RaRa RbRb

1.00

0.45

Pente 45 p.m

α

F1, F2, F3F1, F2, F3 sont des charges sollicitant la ferme.

Ra, RbRa, Rb sont des réactions d’appuis.

ASSEMBLAGE « ENTRAIT-MONTANT » ---- « ENTRAIT-POINCON-« ENTRAIT-MONTANT » ---- « ENTRAIT-POINCON-

DIAGONALEES »DIAGONALEES »

ASSEMBLAGE « ENTRAIT-MONTANT » ---- « ENTRAIT-POINCON-« ENTRAIT-MONTANT » ---- « ENTRAIT-POINCON-

DIAGONALEES »DIAGONALEES »

Les axes des rivets 1.2.3 sont situés à 30mm des bords du gousset

Entrait :Entrait :rivé sur gousset par 3 rivets R10 espacés de 60 d’axe en axe « trusquinage =22 »

Entrait : Entrait : rivé sur gousset par5 rivets R10

Poinçon: Poinçon: rivé sur gousset par4 rivets R10 espacés de 60 d’axe en axe.

Gousset:Gousset: tôle de6 mm.

Diagonales: Diagonales: rivées sur gousset chacune par 2 rivets R10 espacés de 60mm.

ASSEMBLAGE« FERME-POTEAU » ------ « « FERME-POTEAU » ------ «

SABLIERES-POTEAU »SABLIERES-POTEAU »

ASSEMBLAGE« FERME-POTEAU » ------ « « FERME-POTEAU » ------ «

SABLIERES-POTEAU »SABLIERES-POTEAU »

Poteau: Poteau: poutrelle IPN 10 trous pour boulons Φ12

Arbaletier : Arbaletier : rivé sur gousset par3 rivets R10 espacés de 70 d’axe en axe.

Gousset:Gousset: tôle de6 mm.

Diagonales: Diagonales: rivées sur gousset chacune par 2 rivets R10 espacés de 60mm.

ASSEMBLAGE«PANNES- MONTANT» ------ « «PANNES- MONTANT» ------ «

FAITAGE-POINCON »FAITAGE-POINCON »

ASSEMBLAGE«PANNES- MONTANT» ------ « «PANNES- MONTANT» ------ «

FAITAGE-POINCON »FAITAGE-POINCON »

ENTRAIT 40X40X4

Goussets fixés sur l’aile

par boulons diam8

SEMELLE POUR SEMELLE POUR POTEAUPOTEAU

SEMELLE POUR SEMELLE POUR POTEAUPOTEAU

1 PLAQUE D’APPUI 300X300 EPAISSEUR 8.

2 GOUSSETS 300X192 EPAISSEUR 8.

2CORNIERES L 70X70X7 LONGUEUR 300.

2CORNIERES L 70X70X7 LONGUEUR 100.

RIVETS R 10 PARTOUT

LA VUE DE FACELA VUE DE FACELA VUE DE FACELA VUE DE FACE

Les rivures seront fraisées sous la plaque d’appui et rondes partout ailleurs.

Les rivets seront disposes.

Les cotes d’entre axes seront à déterminer.

Prévoir 2 trous Φ 22 dans la plaque d’appui.

Exemples d’exécution d’ossatures Exemples d’exécution d’ossatures métalliques:métalliques:

Empire state building, « NEW YORK » USA « 85 étages ».

Bâtiment d’administration à « HAMBOURG ».

Bibliothèque à « MUNICH ».

Immeuble commerciale à « MANNHEIM ».

Grand magasin à « BRESLAU ».

Fabrique de pain à « BERLIN ».

Kabelwerk à « OBERSPREE ».

Immeuble pour bureaux à « PRAGUE ».