Construction métallique

Construction métallique


La construction métallique en France est utilisée pour la réalisation de la
charpente des bâtiments industriels et commerciaux (usines, hangars), des
ouvrages d'art (passerelles, ponts), des ouvrages de génie civil (pylônes,
plates formes de forages, remontée mécaniques) et à un degré moindre, des
bâtiments d'habitation.



1. Classification des produits sidérurgiques

La construction métallique utilise essentiellement des poutrelles et
laminés marchands (les profilés métalliques) :

1. Poutrelles classiques




2. Laminées marchands
























2. Différents types de structure

Les structures métalliques sont de trois types :
- Les structures en portiques.
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- Les structures en treillis.

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- Les structures tridimensionnelles réalisées à partir de tubes ronds
creux.
- La construction métallique permet la réalisation de plancher.

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3. Terminologie

1. Portiques


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2. Bardages

Les bardages métalliques sont des parois qui assurent à la fois :
- la résistance mécanique ;
- l'étanchéité à l'air et à l'eau ;
- l'isolation thermique et acoustique ;
- l'esthétique.

Ils sont réalisés à partir d'éléments nervurés réalisés en acier ou en
aluminium.

On réalise trois types de bardage selon les fonctions retenues :
- bardage simple peau : solution économique, pose sur lisse horizontale
;

- bardage double peau : isolation posée entre un plateau intérieur
horizontal et le bardage extérieur à nervure verticale ;

- bardage par panneaux sandwichs : panneaux monoblocs composés de 2
parements en tôle nervurée enserrant un isolant en mousse de
polyuréthane (rigide).

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4. Les assemblages

La fonction de l'assemblage est de relier les éléments linéiques de la
structure (profilés métalliques) de façon à respecter le schéma de
conception qui a été choisi. Les assemblages doivent avoir une résistance
suffisante pour transmettre les sollicitations données par le calcul de la
structure schématisée (bureau d'études) et une rigidité suffisante en
rapport avec les choix faits lors de la conception de la structure (voir
chapitre stabilité).

Pour la réalisation d'une articulation seule les âmes des profilés sont
attachées. Pour la réalisation d'un encastrement les âmes et les semelles
des profilés sont attachés.
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1. rivets
Selon le diamètre du rivet, la pose est effectuée à chaud ou à froid. Le
trou réalisé par poinçonnage est alésé pour que le rivet bouche entièrement
le trou lors du refoulage (pas de jeu).

Un rivet peut fonctionner en traction, en cisaillement ou en traction et
cisaillement. Il faut aussi éviter l'ovalisation du trou sous l'effort
exercé par le corps du rivet sur les pièces assemblées.

2. Assemblages par boulons ordinaires
Les boulons non précontraints fonctionnent de la même façon que les rivets,
cependant il y a un jeu à rattraper avant cisaillement des boulons (le
diamètre du boulons est inférieur au diamètre du trou pour assurer son
montage).
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3. Assemblages par boulons à serrage contrôlé ou précontraints ou à
haute résistance
L'assemblage fonctionne par frottement. Les pièces sont plaquées l'une sur
l'autre par l'effort de précontrainte du boulon. Le boulon fonctionne
toujours en traction.

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4. Assemblages par soudure
Ils sont réalisés en atelier et destinés aux liaisons permanentes. On
réalise une continuité de matière entre les éléments à assembler.

Sont systématiquement soudés :
- les organes de liaisons (goussets ; platines, jarrets) ;
- les profils reconstitués, les aboutages des profilés.

Deux procédés de soudages sont utilisés :
- la soudure autogène (chalumeau) ;
- la soudure à l'arc (procédé le plus courant).


5. Stabilité des structures

Un bâtiment est soumis à des actions horizontales comme l'action du vent,
les effets indirects d'action comme la neige, les actions variables comme
les chocs, les efforts de freinages ou d'accélérations (ponts roulants), et
les actions sismiques.

Les écarts inévitables entre l'étude théorique (géométrie parfaite,
liaisons idéales) et l'exécution, les tolérances de fabrication et
d'implantation, peuvent engendrer des excentrements d'efforts et des
défauts d'aplomb.

1. Stabilité d'une structure plane

La stabilité d'un portique peut être obtenue par deux types de conception :
- bâtiments à n?uds fixes :
o les barres sont articulées entre elles ;
o la stabilité est réalisée par un élément en traction : barre de
contreventement.


- Bâtiment à n?uds déplaçables :
o Les barres sont encastrées ;
o La stabilité est assurée par les barres elles-mêmes.

La terminologie employée rend compte de la valeur du déplacement horizontal
associé à l'effort F ; on peut s'en convaincre en traitant les 2 exemples
suivants :
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Avec F=46,6 kN ; B1 et B3 : HEA 200
L=7m B2 : IPE 300
H=4m B4 : 2 cornières 60×60×6
On trouve les déplacements ?1=1,72mm et ?2=35,5mm

Les structures à n?uds fixes sont moins déformables, mais elles conduisent
à un encombrement de l'espace intérieur.

Exemples de structures à n?uds fixes :
- inversion des efforts horizontaux (vent), il faut contreventer en
croix de St André
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- Aménagement d'un gabarit intérieur
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- Mur de contreventement
Un mur faiblement ouvert (surface des ouvertures