A la fin des cours de construction métallique, on est appelé à réaliser un projet mettant nos connaissances connaissa nces théoriques en pratique dans ce domaine.
Le projet porte sur l’étude d’un hangar métallique destiné à la préfabrication des poutres de construction, un hangar qui sera mené d’un pont roulant permettant permettan t la manutention et le stockage des produits préfabriqués
Notre projet consiste à se familiariser avec le calcul d’une d’une construction métallique, de connaitre toutes les étapes nécessaires pour la réalisation de ce hangar et d’appréhender les règles de calcul en vigueur.
Ce rapport est réservé pour montrer les différentes étapes et les différents calculs de ce hangar.
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1-1 GENERALITES SUR LES HANGARS 1-1-1 Définition : Un hangar est un bâtiment souvent réduit à une couverture et servant à abriter des véhicules, des aéronefs, aéronefs, à stocker des récoltes, des matériaux, et peut être utilisé dans l’industrie comme usine des poutres préfabriquées ou usine d’assemblage des différents produits mécaniques. Les hangars sont largement répandus dans notre culture industrielle et une grande quantité est présente dans chaque zone industrielle. La qualité urbanistique et architecturale de beaucoup de zones industrielles est influencée par beaucoup de facteurs, comme le plan d’occupation, l’utilisation hétérogène, corps et type du bâtiment, jusqu’à la qualité de chaque bâtiment. L’acier comme matériau de construction offre de nombreuses possibilités, possibilités, aussi celle de satisfaire les exigences d’une bonne conception. Le hangar n’est généralement pas un corps de bâtiment isolé. Si les zones de bureau x et d’administration, les ateliers ateliers et les locaux techniques ainsi que les locaux annexes et les avant-toits ne sont pas conçus comme un ensemble avec la halle, ils peuvent compromettre comme un corps étranger, la forme simple et claire du bâtiment. De bons exemples montrent, cependant, que ces éléments peuvent être conçus pour aller avec le corps du bâtiment et former une unité avec lui.
1-1-2 Types de hangar : Dans le secteur industriel on trouve plusieurs type de hangar, chaque type satisfait à un certain besoin on site :
1-2 Présentation du projet 5
Le projet consiste à étudier un hangar situé dans l a région de kénitra. Cet ouvrage sera constitué de trois éléments essentiels :
La couverture. L’ossature. Les fondations.
Les dimensions de la couverture sont :
Portée a = 22 m. Travée b = 6 m. Longueur c = 60 m
(Voir figure) Le terrain est sur une grande étendue, le sol est de qualité moyenne. Le projet consistera à :
Proposer des solutions, les décrire et les justifier. Fournir les calculs justificatifs manuels et à l’aide d’un logiciel de calcul.
N.B : les calculs seront faits selon NV65, CM66, Eurocode3 et BAEL91.
1-3 Finalités et exigences Ce hangar doit répondre aux exigences suivantes : l’exploitation . La Client : assurer la bonne utilisation du hangar sans gêner l’exploitation. condition la plus sévère c est de ne pas avoir des poteaux au milieu la surface couverte
Stabilité : le hangar doit être stable face aux effets du vent et de la manutention des charges par le pont roulant pour ne pas perturber l’exploitation, l’exploitation, on doit éviter également les instabilités de forme.
Résistance: le hangar doit résister aux différentes sollicitations dues aux charges permanentes (poids propre et poids du pont roulant) roulant) et d’autres charges (l’exécution des travaux, travaux, le vent, et la manutention).
Economie : le facteur économique est très important dans toutes les étapes de la réalisation du projet, la prise en considération de ce facteur influencera le choix du matériau, le choix du site, la protection, ainsi que les travaux d’exécution. Ceci afin de respecter le cahier de char ge ge et d’arriver à la solution la plus économique.
Durabilité: le hangar doit être capable de supporter toutes les conditions spatiotemporelles auxquelles il est exposé. On doit donc choisir un matériau avec un moyen de protection qui résiste le mieux à ces différentes conditions. Facilité d’entretien :
il faut prévoir un moyen mo yen d’accès aux différentes parties du hangar pour hangar pour faciliter les travaux d’entretien.
Esthétique
1-4 choix des matériaux Le choix des matériaux est l’étape la plus importante dans n’importe quel projet génie civil, ce choix prend en considération la totalité des facteurs et des circonstances du projet, à savoir le budget, la disponibilité des matériaux, la disponibilité de main d’œuvre qualifié et les autres facteurs spatio-temporels. Pour ce type de construction, le bois présente une multitude d’inconvénients :
La réalisation des éléments en bois est très difficile et couteuses Le matériau, la protection et l’entretien sont couteux Faible résistance dans le sens perpendiculaire des fibres de l’élément en bois Le bois est très sensible à l’humidité et au feu, ce qui ne satisfait pas les exigences de sécurité dans une zone industrielle.
Le cout du projet sera donc élevé, et cela nous impose d’ éliminer le bois comme matériau de construction.
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1-4-1 ACIER 1-4-1 ACIER Aucun autre matériau n’est utilisé dans autant de divers domaines d’application, permettant d’obtenir d’aussi bonnes propriétés du produit final. La multitude des propriétés, combinées avec les nombreuses formes de livraisons comme les tôles, les tubes, les profils, les poutres, les bar res res ou les câbles font de l’acier une matière indispensable dans presque tous les domaines de la technique. La large palette des domaines d’utilisation de l’acier est obtenue par un grand nombre de différentes techniques de fabrication. Des types précis de structures peuvent être atteints par des mesures métallurgiques ou des traitements thermiques spécifiques. Les divers traitements de surfaces offrent encore d’autres domaines d’utilisation. Les exigences demandées à l’acier peuvent concerner ses propriétés physiques ou chimiques. L’acier est le matériau optimal partout où l’on demande de hautes résistances, où la construction demande d’atteindre des hauteurs élevées, de franchir des portées extrêmes, mais aussi là où des hautes résistances et un faible poids sont demandés, comme par exemple dans la construction de véhicules. Les produits en acier peuvent être utilisés de manière répétitive. Si l’utilisation sous leur forme initiale n’est pas possible, ils sont sont refondus et sont transformés en un nou- veau produit sans perte de qualité. Presque 50 % de la production mondiale d’acier brut est produit par la refonte de ferraille. Aucun autre matériau de construction n’a un taux de recyclages aussi élevé. Un hangar en acier remplit, remplit , aujourd’hui, de manière exem plaire les exigences demandées à un produit industriel de grande qualité. La production des éléments porteurs a lieu dans des ateliers de construction métallique à l’aide de procédés de planification et de production assistés par ordinateur. La grande résistance résistan ce de l’acier liée à une structure structure porteuse adaptée au matériau permet un poids favorable de la structure, ce qui permet, comparativement, la construction de petites fondations. Les liaisons boulonnées et le poids relativement faible sont des avantages pour le transport et le montage.
Avantages de la construction en acier La construction métallique offre d’importants avantages pour la conception, la réalisation et l’utilisation:
grande liberté grâce aux structures filigrans et légères qualité constante du matériau et détails de construction standardisés utilisation optimale de l’espace grâce aux grandes portées et aux sections réduites des éléments structures porteuses aérées et tolérances réduites facilitant la mise en place des installations techniques et des éléments du second-œuvre second-œuvre facilité d’adaptation aux changements d’affectation grâce à des assemblages démontables et à l’intégration de nouveaux éléments et installations grand choix de couleurs grâce aux revêtements protecteurs protec teurs contre la corrosion et l’incendie économies importantes grâce au poids réduit de la structure et à des fondations minimales chantier sec et peu bruyant, ne nécessitant qu’un es pace réduit. réduit. montage rapide, indépendant des conditions atmosphériques
écologie exemplaire: valeur de recyclage élevée, possibilité de démontage, réutilisation
1-4-2 Couverture
La couverture est un élément clé de la conception d’un hangar : c’est elle qui protègera le bâtiment contre les éléments climatiques. Elle protège non seulement la charpente mais aussi les murs, les produits industriels et les ouvrants, de la pluie et de la chaleur. La durabilité globale d’un hangar réside d’abord dans la conception et le choix des matériaux de couverture. Privilégier un système efficace, une mise en œuvre simple et des matériaux durables dans le temps, sont les trois critères techniques déterminant le choix d’une couverture. La couverture de ce hangar doit répondre aux finalités suivantes :
Economique : le : le choix de la couverture doit être basé sur le poids, la disponibilité et la protection de cette dernière pour optimiser le cout de revient. Légère : le : le poids et la pente doivent être faibles pour réduire la surface exposée au vent et par conséquent les sections des différents éléments du hangar. Etanche : le choix de la pente et des joints d’étanchéité doit être judicieux pour pouvoir assurer l’étanchéité de la couverture. Durable : : la protection et le type de matériau doivent résister à la corrosion et à l’agressivité de l’environnement du site. Isolation thermique Exécution facile
Le choix d'un matériau et/ou la réalisation réalisati on d'une couverture se feront en fonction : De la pente du versant en % ou m/m De la projection au sol du versant considéré en m De sa situation géographique (zone climatique définie par les cartes prenant en compte la
concomitance pluie/vent ou zone montagneuse etc.)
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De sa situation géographique locale (site climatique) Des contraintes mécaniques neige et vent (règles et carte NV 65) Des contraintes environnementales locales (esthétiques, architecturales…)
Par la suite on va faire une étude globale des différents matériaux utilisés en couverture.
1. Béton Le béton est très lourd donc son utilisation comme matériau de couverture n’est pas justifié car il va ajouter une charge permanente t rès importante sur les pannes et les poteaux ce qui donnera des sections très grandes, ce qui gonflera le cout de réalisation.
2. Aluminium :
Malgré sa légèreté, l’aluminium reste un matériau de lux dont l’utilisation en couverture n’est pas justifiée vu qu’il est très cher par rapport à l’acier. 3. Acier : Plusieurs produits sont disponibles dans le marché : A) Cette couverture présente des défauts récurrents en termes de confort (thermique et acoustique) et de dura ilité.
La mise en œuvre doit être soignée pour éviter les prolèmes d’infiltration et de corrosion, en particulier sur les points singuliers (recouvrement, arête, fixation...).
Caractéristiques techniques
Dure de vie 10 15 ns Portée maximale : 3m Classement au feu : M0 Document de référence : DTU 40.32
Avantages : Légèreté Facilité d’exécution Résistance à la corrosion Esthétique
Inconvénients : Sensibilité au feu Exigence d
une grande pente ( 30% sans joints et 9% avec joints) Cout élevé car le produit est importé ’
La pente dans notre projet est faible et la finalité économique doit être respectée donc cette solution est éliminée.
B) Bacs autoportants
Ce sont des couvertures en matériau métallique pré laqué ou plastifié de poids relativement faible 6Kg/m² grande longueur d’où la rapidité de pause, différentes types de nervurage. Mais mauvaise isolation thermique et acoustique, d’où la nécessité d’associer un isolant si besoin, risque de corrosion Ce type de couverture existe dans le marché sous forme de deux marques : NERVESCO
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TOITESCO
1-4-3 Ossature
Le choix entre le béton et l’acier est pour chaque opération un cas d’espèce. Dans notre projet, malgré que le béton (comme matériau) soit moins cher que l’acier, on a choisi l’acier pour la réalisation de la structure, pour les raisons suivantes : 1.
La conception des ossatures métalliques peut se faire à l’aide de modèles mathématiques relativement rigoureux, les problèmes de fluage et de déformation dans le temps étant relativement rares. L’acier permet donc des réalisations de structures plus légères et plus élancées que le béton, qualité primordiale dans le cas de notre projet.
2.
L’acier présente l’avantage de la préfabrication et l’assemblage par soudage en atelier assurée par du personnel stable et qualifié ce qui permet une exécution plus soignée que dans le cas du béton. l’assemblage sur chantier par boulons facilite également l’exécution et le transport. Permettant ainsi un abaissement du prix de revient
3.
Une structure en béton sera plus encombrante qu’une structure en acier, de plus, les fondations pour une structure en béton seront massives pour supporter le poids propre, ce qui gonflera le cout de construction.
4.
Délai d’exécution de la structure en acier est réduit par rapport au béton .
EXEMPLE :
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Les éléments de construction en acier sont amenés, avec des dimensions précises, sur le chantier pour y être assemblés par boulonnage ou soudure. Les éléments de construction préfabriqués au millimètre montrent la précision possible avec l’acier qui permet de planifier exacte- ment les dimensions, la découpe et le montage des pièces fabriquées. La masse à transporter, la capacité de levage de la grue et la liberté de mouvement déterminent le nombre de liaisons à exécuter sur le chantier. Ceci est un avantage déterminant qui différencie la construction métallique des autres genres de construction. A l’avenir cette manière de construire prendra toujours plus d’importance. La construction industrialisée veut dire: l’utilisation d’éléments de construction spéciaux, la fabrication en série des divers composants de la construction, la standardisation des raccords et liaisons, le façonnage des pièces à la machine, la préfabrication de la plus grande partie des éléments et des pièces en atelier et un procédé de planification exact pour la construction et le montage. Pour la nuance de l’acier on utilisera l’cier doux E24 car il est moins corrodant que l’acier à haute résistance et vu que ce dernier présente l’inconvénient d’être plus fragiles aux basses températures et vulnérable aux chocs lors de la construction et le transport.
1-4-4 Fondation Le matériau choisi pour la fondation est le béton.
1-5 Conception du projet 1-5-1 Hauteur du hangar : La hauteur sous pont roulant : 9m La hauteur totale jusqu’à la pointe des versants : 12.95 m
1-5-2 Disposition des Poteaux : Le maitre d’ouvrage exige que l’ouverture et l’intérieur du hangar ne soient pas encombrés par un poteau au milieu qui gênera l’exploitation du hangar, ainsi le choix de la disposition des poteaux doit satisfaire cette contrainte, par conséquent toute solution avec un poteau central va être écartée.
On optera pour la solution de structure à portique de telle sorte que les poteaux soient au périmètre du hangar.
1-5-3 Forme de la couverture On peut citer 3 différentes formes de couverture :
1. Couverture à un seul versant : Cette forme nécessite une seule gouttière, mais pour supporter la couverture la flexibilité de cette dernière et la portée (22m) nous pousseront à dimensionner la toiture à la flèche ce qui donnera des sections plus grandes pour les poutres à âme pleine ou une solution en treillis, donc on élimine cette solution
2. Couverture a deux versants : La solution des deux versant à l’intérieur est éliminée car elle présente deux inconvénients, la réduction de la hauteur et la mauvaise évacuation des eaux.
La solution des deux versant à l’extérieur est la mieux adaptée à notre projet, elle
permet une bonne évacuation des eaux, des poteaux aux périmètre est une plus grande hauteur
3. Couverture à plusieurs versants : Pour réaliser cette solution il faut prévoir des poteaux plus longs et un plus grand nombre d’assemblage, ainsi on élimine cette solution.
CONCLUSION : On opte pour la solution des deux versants à l’extérieur.
1-5-4 Pente des versants : La pente est fonction du type de la couverture et de la largeur du hangar afin d’avoir un nombre entier des plaques pour éviter de les couper. D’autre part, une pente permet de minimiser les joints d’étanchéité tout en évitant d’offrir une grande surface au vent. Enfin on préfère une valeur mesurable de la pente pour faciliter la tâche aux ouvriers. On choisira une pente de 14% .
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1-5-5 Descente des eaux pluviales Les systèmes d'évacuation des eaux pluviales jouent un rôle discret mais essentiel. Ni leur conception ni leur mise en œuvre ne doivent être négligées. Dans leur fonction première - assurer le « couvert » d'une construction, donc la protéger contre les intempéries, notamment la pluie -, la couverture et la toiture avec étanchéité sont tributaires de l'efficience d'un système d'évacuation des eaux pluviales (EEP). Traditionnellement basé sur l'écoulement gravitaire des eaux, celui-ci est formé par l'assemblage étanche d'un ensemble d'éléments : gouttières, naissances, cuvettes, descentes, coudes, dauphins, etc., acheminant les eaux collectées jusqu'aux réseaux de VRD (voirie, réseaux divers). Pour bien fonctionner, ce système doit être correctement dimensionné, y compris les regards de raccordement en voirie, et correctement mis en œuvre, ce qui suppose une bonne coordination des corps d'état sur les chantiers. Dimensionnement La norme qui fixe les règles de l'art dans chacun de ces domaines est le NF DTU 60.11 « Règles de calcul des installations de plomberie sanitaire et des installations d'évacuation des eaux pluviales ». Cette norme indique les sections minimales en cm 2 à donner en basse pente pour des conduits de section semi-circulaires et pour un débit de 3 l/min/m 2. Les diamètres obligatoires des tuyaux de descente des EP sont donnés pour un débit maximal de 3 l/min/m 2. Le diamètre intérieur minimal est fixé à 6 cm pour éviter tout risque d’obstruction. Ainsi on choisit d’installer des chéneaux en tôle galvanisée de section égale à 2cm 2/m2 de surface recouverte tout au long de la couverture . Les descentes seront fixées sur un poteau sur deux et auront une section égale à 1cm2/m2. On aura donc une descente tous les 12m, ainsi la section correspondante à un chéneau est : S = 11,12*12= 133,44m2 Le chéneau doit être au moins égale à : 2S=266,88m2 donc de diamètre : dc= 26cm donc on prend Dc = 28cm La section de descente est : 133,44m2 donc Dd = 13,03cm Ainsi on prend : Dd = 14cm Comme la longueur du hangar est de 60m donc on aura 12 descentes
1-5-6 Joins de dilatation Dans notre projet on va choisir des pannes isostatiques de longueur de 6m donc les pannes seront libres de se dilater ainsi on aura pas besoin des joins de dilatations.
1-5-7 Joins de tassement
Les joins de tassement ne seront pas prévus dans notre projet car le sol est bon
et le hangar est légère ce qui nous permettra d’éviter les prolèmes de tassements
1-6 Système structural 1-6-1 Pannes : 1. Fonction Les pannes ont la fonction de transmettre les charges de la couverture du toit aux éléments porteurs principaux (fermes, portiques ou arcs). A part cela, les pannes peuvent servir de traverses de compression dans les contreventements.
2. Types des pannes : Il existe deux types de pannes : Les pannes intermédiaires :
Situées entre la panne sablière et la panne faitière. Les pannes sablières et faitières :
La panne sablière est située en bas de pente, la panne faitière est située au sommet de la charpente.
3. Position des pannes : On peut imaginer deux sortes de positions de pannes: 1. 2.
une perpendiculaire à la traverse. L’autre par l’intermédiaire d’une cale ou d’une fourrure.
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On opte pour la première solution car la direction du vent ne sera pas perpendiculaire à la semelle supérieure ce qui engendre une flexion déviée importante, on évitera également l’ajout des cales.
4. choix de profilé Sous charges gravitaires (poids propre, neige, entretien...), la panne est soumise à une flexion suivant la grande inertie de sa section, et à une flexion latérale de sa semelle supérieure (là où la charge est transmise) qui se développe ou non en fonction du rôle joué par la couverture. Dans la construction de hangars on utilise comme pannes des profils laminés à chaud ou des profils formés à froid avec des sections en Z ou en C.
L’espacement travée (espacement entre portique) sera de 6m, cette distance est choisit car c’est la portée économique, on opte donc pour des pannes en IPE. Cette solution est justifiée car : De point de vue sollicitation : Les profilés IPE ont une section élancée et sont
employés surtout comme poutres sollicitées en flexion en raison de l’étroitesse de
leurs ailes. De point de vue économique : les profilés IPE sont moins chers que les profils formés à froid, ces derniers ne seront justifiés que si les portées et les charges soient plus importantes.
Le profilé IPE présente les avantages suivants :
Assemblage facile sur l’aile et sur l’âme.
soudage facile
5. type d’appui
On distingue trois modes d’appui :
Poutre isostatique : simple à réaliser, mais la matière est mal exploitée, et la déformée est plus importante. Poutre continue : exploitation meilleure de la matière et faible déformation, mais présente des moments concentrés sur les traverses. Poutre cantilever : réalisation difficile des rotules, onéreux, et déformation plus grande.
Voilà un exemple comparant les poutres continues avec celles isostatiques Pour une panne en flexion uni axiale (suivant sa grande inertie) : Flèche maximale sous l'effet de q : charge uniformément répartie o
o
Panne isostatique, sur 2 appuis simples : f 0 = 5qL4/384EI, Panne sur 3 appuis, continuité parfaite : f = 0,4 f 0,
La mise en continuité d'une panne soumise à une charge uniformément répartie permet de diviser sa flèche par 2 (par rapport à la panne sur deux appuis simples ) .
Moment maximal sous q : o
o
Panne isostatique, sur 2 appuis simples : M0 = qL2/8 Panne sur 3 appuis, continuité parfaite : Mmin = -M0 (sur appui central) et Mmax = 0,56 M0 (en travée)
La mise en continuité sur au moins 3 appuis diminue la valeur absolue du moment de flexion principale en travée.
Action maximale sur appui sous l'effet d'une charge uniformément répartie q : o
Appui recevant une panne isostatique de part et d'autre : R 0 = qL,
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o
o
Panne sur 3 appuis : R = 1,25 R 0 sur appui central, Panne sur 4 appuis et plus : R = 1,1 R 0 sur premier appui intermédiaire
La mise en continuité majore l'action des pannes sur certains appuis. Il convient d'en tenir compte pour le dimensionnement des structures supports (portiques par exemple). De ce qui précède, on tire les conclusions suivantes : La mise en continuité des pannes est particulièrement intéressante lorsque le
critère de flèche est prépondérant, donc pour les longues travées (au delà de 6 m environ), La solution isostatique est donc la plus économique pour des portées inférieures à 6m
L
On opte pour la solution isostatique.
6. Nombre et écartement des pannes : On a choisi une longueur de TOITESCO la plus grande pour les raisons suivantes :
Grands écartements des pannes, ce qui permet d’ en réduire le nombre.
Moins de recouvrements
Les caractéristiques des plaques choisies :
Longueur de la plaque (L)
3m
Largeur totale (L t)
1m
Recouvrement longitudinal
100 mm
Recouvrement transversal
300 mm
Le poids
8 kg/m
On utilise une plque de 3m qui permettr l’crtement mximl des pnnes qui
est de 2.14m. Pour une pente de 14% (8°), on utilise une faîtière à double charnière ondulés.
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De ce qui précède on utilisera 7 pannes par versants espacées comme indiqué sur le schéma suivant :
7. Assemblage pannes sur versants de portique
L’assemblage peut être réalisé de deux façons :
soit en utilisant une cornière, en assemblant la semelle inférieure à celle supérieure de versant. Ce choix nécessite l’emploi d’une cal, ce qui complique l’assemblage et alourdit la structure. soit en utilisant une plaque pliée (échantignole) soudée sur la semelle supérieure du versant et boulonnée sur l’âme de panne.
On opte pour ce dernier choix car il ssure l’ppui simple sur l trverse et il est plus facile à exécuter.
1-6-2 PORTIQUE : Un portique est caractérisé par des liaisons rigides entre les montants et la traverse. Ce détail typique marque aussi la structure au niveau esthétique et demande par ce fait une attention toute particulière. Le rôle de portique est de supporter la couverture et transmettre les charges vers les fondations.
1. Profilé Les sollicitations sont moyennes donc le choix des profilées pleins est justifié. POTEAUX : les poteaux seront sollicités en flexion composée, on doit donc choisir
des profilés qui résistent à ce type de sollicitation toute en évitant le flambement. ainsi on a besoin un profilé qui présente une inertie comparable dans les deux directions En raison de leurs larges ailes, et leur inertie comparable dans les deux directions, Les profilés HEA conviennent à la flexion composée et résiste mieux au flambement que les IPE, Ainsi pour les poteaux, on choisit les profilés HEA
TRAVERSES : les traverses sont sollicitées par des charges composées : efforts
transmis par les pannes perpendiculaire sur la traverse plus le poids qui a deux composantes (une flexion composée : moment fléchissant et effort normal)
2. Type d’appui Indépendamment de la subdivision des structures en portiques à deux articulations, à trois articulations et en portiques encastrés, on peut différencier les structures en portiques à une nef, deux nefs et à nefs multiples. ne exception est donnée par le portique mono montant o la traver se est fixée de manière rigide seulement à un montant. On a le choix entre les systèmes suivants :
système à 3 articulations
Le problème de transport ne se pose pas (portique divisée en deux). Par contre ce choix est éliminé du faite que sa réalisation est difficile à cause de la présence d’articulation centrale.
système bi encastré :
C’est un système hyperstatique de degré 3, il transmet des moments importants au sol ce qui peut engendrer un arrachement au niveau de fondation, du aux effets du vent.
système bi-articulé :
C’est un système hyperstatique à deux degrés. En générale on n’utilise pas des articulations ou encastrements parfaits parce qu’ils coûtent cher, on utilisera donc des semi-articulations : articulation dans un plan et encastrement dans le plan perpendiculaire.
Ce dernier choix s’avère être le meilleur pour notre cas, en plus il ne coûte pas très cher.
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3. Contreventement : A) Définition : Ensemble d’éléments prévus pour reprendre l’effet du vent quand il souffle longitudinalement. Ils sont placés dans la toiture, dans le plan des versants et sur les façades.
B) Rôle : Dans le sens longitudinal les portiques ne sont pas rigides suffisamment, ce qui exige la rigidification de la structure, pour ¨attirer ¨ l’effort. Le contreventement a pour rôle de :
Assurer la stabilité de l’ouvrage sous l’action des forces horizontales (vent), lorsque la structure ne suffit pas pour remplir cette fonction. Reprendre les effets des charges horizontales et les faire acheminer jusqu’au sol. Servir d’entretoise pour les éléments fléchis et comprimés en diminuant les longueurs de flambement et de déversement.
C) Contreventement horizontal : Le vent souffle dans toutes les directions, mais du point de vue stabilité deux directions sont prépondérantes(NV65) : Le vent transversal, souffle dans la direction du plan du portique. Ce dernier est
stable et rigide dans son plan.
Le vent longitudinal, parallèlement à l’axe longitudinal du hangar, ce vent produit
des efforts de frottement aux niveaux supérieurs et inférieurs du toit qui se transforment en un effet d’entraînement et de renversement de la couverture (instabilité). Les pannes transmettront l’effort d’entraînement aux traverses ce qui engendrera le déplacement du portique (système déformable qui n’a pas de rigidité dans le plan perpendiculaire à son plan) et donc le basculement de la structure et le déversement de la traverse (flexion dans deux sens perpendiculaires). Pour palier à ce problème, il faut prévoir un système rigide dans le plan de la toiture.
Nous avons le choix entre une triangularité en X ou en V pour concevoir une poutre rigide sur la couverture. Ainsi ce sera un treillis symétrique en X avec montants. En effet le vent peut souffler dans deux directions opposées (une barre comprimée et l’autre tendue). Cette solution diminue aussi la longueur de flambement des barres comprimées.
Le treillis sera constitué de :
Membrures : ce seront les traverses de deux portiques successifs.
Montants : seront représentés par les pannes.
Diagonales : profilés assemblés sur les éléments précédents, on choisit d’utiliser des cornières car ils sont faciles à assembler.
On choisira au minimum 2 contreventements, sinon on risque d’augmenter les profilés de portique. Ils seront placés dans les extrémités du hangar. En effet, si l’on utilise un seul contreventement l’effort qui s’appliquera sur le portique sera plus important que l’effort du vent transversal, sous lequel on a déjà dimensionné le portique (à justifier ultérieurement par calculs).
D) Contreventement vertical : La réaction engendrée par le treillis au niveau de la panne sablière doit être reprise par un autre système qui l’acheminera vers les fondations, on concevra donc un contreventement vertical qui constituera un appui au contreventement horizontal.
On a le choix entre deux solutions :
Portique rigide : simple ou multiple.
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Portique en treillis : en croix de Saint-André :
Cette dernière solution est éliminée car on a déjà choisi des poteaux semi-articulés, on aura donc un portique simple encastré en ce plan.
REMARQUE : Tous les calculs et les résultats seront munis des commentaires et des justification détaillées.
2-1 Charges permanentes : D’après le CM66, on entend par une charge permanente à la fois le poids propre de tous les éléments constituant l’ouvrage terminé (poids mort) et les efforts internes qui peuvent résulter éventuellement du mode de construction. Pour notre hangar, il s’agit de : Poids propre de la couverture g=23.34 kg/m2 : On a choisi une couverture de type
Toitesco dont le poids par mètre carré : 7.34kg/m2. On ajoute à cela les poids : isolant (9 Kg/m2), étanchéité (7 Kg/m2).
Poids propre du contreventement et des éléments supplémentaires :P2 =5Kg/m
répartie horizontalement.
Poids propre des éléments porteurs : Sa valeur est à déterminer en fonction des
dimensions des profilés adoptés.
2-2 Surcharges d’exploitation : Ce sont toutes les surcharges agissant par gravité sur la structure en service et dont l’intensité et la position sont variables. Elles sont constituées par les personnes occupants, les équipements mobiles, les véhicules et tous les biens stockés. La détermination de ces surcharges est très difficile, c’est pour cela que leurs valeurs sont prescrites par les normes du pays. Dans notre cas, il n’existe pas de surcharge 27
d’exploitation puisqu’il s’agit d’une toiture non accessible.Cependant il faut tenir compte des surcharges de montage : Répartie : 20Kg/m Concentrée : 100Kg placée dans la section la plus défavorable (médiane).
2-3 Surcharges climatiques : 1. Neige : A ne pas prendre en considération.
2. Séisme : La structure est légère, donc le séisme ne constitue pas de danger, ainsi, on ne tiendra pas compte de son effet.
3. Le vent : Ce sera l’effet le plus prépondérant vu la légèreté de la construction. Les paramètres déterminant l'effet du vent sont: La vitesse du vent. La forme de la construction. La forme et la dimension des parois. L’orientation de la construction par rapport à la direct ion du vent.
Dans ce qui suit, l'action du vent sera déterminée en suivant les instructions du règlement NV65. Les vents les plus préjudiciables sont les suivants : le vent transversal Vt . le vent oblique Vo. Le vent longitudinal.
a) Le vent transversal clssement de l’ouvrge :
Selon NV65, art. 1,3, le Hangar est classé suivnt l forme d’ensemble comme une toiture isolée ; comme une construction aérodynamiquement isolée dans l’espace suivnt l position dns l’espce et comme une construction ouverte selon la perméabilité des parois. Pression dynamique :
Le vent transversal exerce une pression dynamique égale à : q= c*qH*γ *Ks*Km*δ*β
c : Coefficient de pression.
qH : Pression dynamique normale. γ, Ks , Km, δ et β sont des coefficients de réduction.
Pression dynamique normale qH:
Selon NV65, art.1.21, p.45, la pression dynamique est donnée en fonction de la vitesse du vent par : q=v²/16.3 D’après la carte du vent, Kénitra se situe dans la région I, donc la vitesse extrême du vent est égale à : Vext= 39 m / s et la pression dynamique extrême est donc : q ext= 93.31 daN/m². et d’après le même article du NV65 le rapport entre les pressions dynamiques normale et extrême est égal à 1.75, soit :q10= q normale=qext/1.75 =53.32 daN/m2
Les hauteurs des pts A, B, C sont : hA,hC hB
Soit
11.30 12.95
la pression dynamique agissant à la hauteur h au-dessus du sol exprimée en mètres,
q10 la pression dynamique de base à 10 m de hauteur. Pour h compris entre 0 et 500 m, le rapport entre
qhA qhC qhB
et q10 est défini par la formule :
54.780 daN/m2 56.555 daN/m2
Détermination des coefficients :
29
Effet de site Ks: On est dans le cas d’un site exposé dans la région I donc selon NV65, art.1.242, p. 59 le coefficient Ks est égal à : Ks= 1.35 Effet de masque Km: La construction n’est pas masquée, donc selon NV65, art.1.243, p.59, le coefficient Kmest égal à :
Km = 1
Effet de dimensions δ
Selon NV65, art.1,244, p.61, le coefficient de réduction δ est fonction de la plus grande dimension de la surface offerte eu vent intéressant l’élément considéré ( panne dans notre cas ) et de la cote H du point le plus haut de cette surface. On a H < 30 m et la portée de la panne est de 6 m donc on a:
δ= 0.727
Coefficient dynmique β La longueur de la construction est prépondérant devant sa hauteur donc on prend : β= 1 Le coefficient de pression c : On est en présence d’une toiture à deux versants symétriques. Rapport de dimension :
Selon NV65, art.4.232, p.171 le rapport de dimensions
λ est égal pour
α< 45° :
ha: dimension d’un versant = 11.12 m. l : dimension horizontale , l = 60 m.
α: angle de la ligne de plus grande pente d’un versant avec l’horizontale, α = 8.53°. on obtient : λ= 0.363 λ> 0.2 donc γ= 1 Coefficient de pression :
Coefficient de pression C
A B vent B C
versant au vent(pression) Versant sous (dépression)
le
0.7 0.35 -0.03 -0.4
b) Le vent oblique : Selon NV65, art.4,233-2, p.173, on ajoute aux valeurs résultantes du vent transversal Vt, une surpression uniforme sur la face intérieure du dièdre avec c= 0.5, soit à une extrémité ou à l’autre dans le sens longitudinal sur une longueur inférieu re à h.
c) Vent longitudinal : C’est le vent qui souffle suivant l’axe longitudinal du Hangar, ce vent sera repris par un système de contreventement.En contact avec la toiture, il a un effet d’entraînement et de renversement : il agit par frottement. Selon NV65 : VL = 2* (0.02 * q*Ks)
Avec :
q : la pression dynamique au niveau de la crête de la toiture
31
2-4 Combinaisons de charges : 2-4-1 Combinaisons CM66 : ELU : Suivant x :
Comb 1 : 4/3 Gx+3/2 Mx
Comb 2 : -Gx+3/2 Mx
Comb 3 : Gx+Mx
Comb 4 : -Gx+Mx
Suivant y :
Comb 1 : (4/3)Gy+(3/2)Vty
Comb 2 : (4/3)Gy+(3/2)Voy
Comb 3 : (4/3)Gy+(3/2)My
Comb 4 :-G+(3/2)My
Comb 5 :-G+(3/2)Vty
Comb 6 :-G+(3/2)Voy
Comb 7 :(4/3)Gy+(17/12)(My+Vty)
Comb 8 : (4/3)Gy+(17/12)(My+Voy)
Comb 9 :-G+(17/12)(My+Vty)
Comb 10 :-G+(17/12)(My+Vty)
Comb 11 :(4/3)(Gy+Vty+My)
Comb 12 :(4/3)(Gy+Voy+My)
Comb 13 :(4/3)(Vty+My)-Gy
Comb 14 :(4/3)(Voy+My)-Gy
Comb 15 :Gy+(3/2)Vty
Comb 16 : Gy+(3/2)Voy
Cmb 17 :Gy+My+1.75Vty
Comb 18 :Gy+My+1.75Voy
Comb 19 :-Gy+My+1.75Vty
Comb 20 :-Gy+My+1.75Voy
ELS :
Suivant x :
Gx+Mx
Suivant y :
Gy+My+Vty
Gy+My+Voy
2-4-2 Combinaisons Eurocode 3:
Charges pondérées (ELU) 1.
1,35 G + 1,5 M
2.
1.35 G + 1,5 Vt
3.
1.35 G + 1,5 Vo
4.
1,35 (G + Q + Vt )
5.
1,35 (G + Q + Vo)
6.
Charges non pondérées(ELS) G+M
7.
G + Vt
8.
G + Vo
9.
G + 0,9 (M + Vt )
10.
G + 0,9 (M + Vo)
33
3-1 Sollicitations sur les pannes : On rappelle :
La longueur du versant : L= 11.12 m
distance entre sommet B et faitière :0.17m
porte à faux sablière :0.25 m L’entraxe des pannes est de 2.14 m Nombre de pannes : 6 pannes par versant.
Les pannes sont prises isostatiques et ont une portée de 6m.Elles sont inclinées d’un angle α = 8.53°, on a donc des réactions suivant x et y, elles sont par conséquent sollicitées en flexion légèrement déviée.
3-1-1 Les charges permanentes :
1. Poids propre : Donné par les catalogues de choix de profilé. On démarre les calculs par un IPE 140. P= 12.9 kg/m
Px= P*sin(α)= 1.91kg/ml
Py= P*cos(α)=12.76kg/ml
2. Poids de la couverture : On a choisi une couverture de type Toitesco dont le poids par mètre carré :7.34kg/m2. On ajoute à cela les poids : isolant (9 Kg/m2), étanchéité (7 Kg/m2)): g=23.34 kg/m2 Pour obtenir poids par mètre linéaire, il suffit de multiplier g par la longueur d’influence. La distribution des charges sur chaque panne est donné par le tableau :
Pannes Panne faitière Panne 1 Panne 2 panne 3 Panne 4 Panne sablière
Longueur d'influence 1.24 2.14 2.14 2.14 2.14 1.32
charge(daN/m) 28.94 49.95 49.95 49.95 49.95 30.81
gx 4.29 7.41 7.41 7.41 7.41 4.57
gy 28.62 49.40 49.40 49.40 49.40 30.47
3. Poids des contreventements :
Elle est prise égale à 5 kg/m² verticalement donc on a une charge répartie de 5×cos ( ) =4.95 kg/m² verticale sur le versant. La distribution des charges sur chaque panne :
Pannes Panne faitière Panne 1 Panne 2 panne 3 Panne 4 panne sablière
Longueur d'influence 1.24 2.14 2.14 2.14 2.14 1.32
3-1-2 Charges d’exploitation :
35
charge(daN/m) 6.14 10.59 10.59 10.59 10.59 6.53
g'x 0.91 1.57 1.57 1.57 1.57 0.97
g'y 6.07 10.48 10.48 10.48 10.48 6.46
La surcharge de montage est considérée comme une surcharge uniformément répartie de 20 kg/m² ou concentrée de 100 kg.Dans le cas d’une surcharge de montage répartie la distribution des charges pour chaque panne est la suivante :
Pannes
Longueur d'influence
charge(daN/m)
Mx
My
Panne fêtière Panne 1 Panne 2 panne 3 Panne 4 panne sablière
1.24 2.14
24.8 42.8
3.68 6.35
24.53 42.33
2.14 2.14 2.14
42.8 42.8 42.8
6.35 6.35 6.35
42.33 42.33 42.33
1.32
26.4
3.92
26.11
Pour la charge concentrée de 100 kg on a : mx(kg)
my(kg)
14.83
98.89
3-1-3 Les surcharges climatiques :
Le vent transversal:
qA=37.63 daN/m2 qB(pression)=19.43 daN/m2 qB(dépression)= -1.67 daN/m2 qC=-21.51 daN/m2 La répartition linéaire du vent transversal sur chaque panne est donnée par : -Versant en face du vent :
Pannes Panne fêtière Panne 1 Panne 2 panne 3 panne 4
Longueur d'influence 1.24 2.14 2.14 2.14 2.14
charge(daN/m2) 19.705 23.208 26.711 30.215 33.718
Vtransversal(daN/ml) 24.43 49.67 57.16 64.66 72.16
Panne sablière -Versant sous le vent : Pannes Panne fêtière Panne 1 Panne 2 panne 3 panne 4 Panne sablière
1.32
37.221
49.13
Longueur d'influence 1.24 2.14 2.14 2.14 2.14 1.32
charge(daN/m2) -1.968 -5.786 -9.603 -13.420 -17.237 -21.054
Vtransversal(daN/ml) -2.44 -12.38 -20.55 -28.72 -36.89 -27.79
Le vent oblique : qA=10.75daN/m2 qB(pression)= -8.33daN/m2 qB(dépression)= -29.42daN/m2 qC=-48.39daN/m2 La répartition linéaire du vent oblique sur chaque panne est donnée par :
-Versant en face du vent :
Pannes Panne fêtière Panne 1 Panne 2 panne 3 panne 4 Panne sablière
Longueur d'influence 1.24 2.14 2.14 2.14 2.14 1.32
charge(daN/m2) -8.034 -4.364 -0.693 2.978 6.648 10.324
Voblique(daN/ml) -9.963 -9.338 -1.483 6.372 14.227 13.628
-Versant sous le vent :
Pannes Panne faitière Panne 1 Panne 2 panne 3 Panne 4 panne sablière
Longueur d'influence 1.24 2.14 2.14 2.14 2.14 1.32
37
charge(daN/m2) -29.708 -33.358 -37.007 -40.657 -44.306 -47.956
Voblique(daN/ml) -36.84 -71.39 -79.20 -87.01 -94.82 -63.30
3-1-4 Récapitulatif des sollicitations : En face du vent :
Px Py Gx Gy g'x g'y Gx:charges perm totales Gy:charges perm totales Mx My Mx My Vt(y) Vo(y)
Faitière 1.913 12.757 4.293 28.621 0.909 6.058 7.115
1 1.913 12.757 7.409 49.395 1.568 10.455 10.890
2 1.913 12.757 7.409 49.395 1.568 10.455 10.890
3 1.913 12.757 7.409 49.395 1.568 10.455 10.890
4 1.913 12.757 7.409 49.395 1.568 10.455 10.890
Sablière 1.913 12.757 4.570 30.468 0.967 6.449 7.450
47.437
72.607
72.607
72.607
72.607
49.674
3.679 24.526 2.472 16.482 24.435 -9.963
6.348 42.327 2.472 16.482 49.666 -9.338
6.348 42.327 2.472 16.482 57.163 -1.483
6.348 42.327 2.472 16.482 64.659 6.372
6.348 42.327 2.472 16.482 72.156 14.227
3.916 26.108 2.472 16.482 49.131 13.628
Sous le vent :
Px Py gx gy g’x g’y Gx tot Gy total Mx My mx my Vt(y) V0(y)
Faitière 1.913 12.757 4.293 28.621 0.909 6.058 7.115 47.437 3.679 24.526 2.472 16.482 -2.441 -36.838
1 1.913 12.757 7.409 49.395 1.568 10.455 10.890 72.607 6.348 42.327 2.472 16.482 -12.381 -71.385
2 1.913 12.757 7.409 49.395 1.568 10.455 10.890 72.607 6.348 42.327 2.472 16.482 -20.550 -79.196
3 1.913 12.757 7.409 49.395 1.568 10.455 10.890 72.607 6.348 42.327 2.472 16.482 -28.719 -87.006
4 1.913 12.757 7.409 49.395 1.568 10.455 10.890 72.607 6.348 42.327 2.472 16.482 -36.888 -94.816
Sablière 1.913 12.757 4.570 30.468 0.967 6.449 7.450 49.674 3.916 26.108 2.472 16.482 -27.792 -63.30
3-2 Calcul des pannes selon CM66 : 3-2-1 Les Combinaisons : ELU :
Suivant x
Suivant X:
Combinaisons
Faitière
1
2
3
4
Sablière
4/3 Gx+3/2 Mx - Gx+3/2 Mx Gx+Mx -Gx+Mx
15.004 -1.597 10.793 -3.436
24.043 -1.367 17.238 -4.542
24.043 -1.367 17.238 -4.542
24.043 -1.367 17.238 -4.542
24.043 -1.367 17.238 -4.542
15.808 -1.577 11.366 -3.535
Max
15.004
24.043
24.043
24.043
24.043
15.808
Suivant Y : En face du vent :
Combinaisons (4/3)Gy+(3/2)Vty (4/3)Gy+(3/2)Voy (4/3)Gy+(3/2)My -G+(3/2)My -G+(3/2)Vty Suivant -G+(3/2)Voy y (4/3)Gy+(17/12)(My+Vty) (4/3)Gy+(17/12)(My+Voy) -G+(17/12)(My+Vty) -G+(17/12)(My+Voy) (4/3)(Gy+Vty+My) (4/3)(Gy+Voy+My) (4/3)(Vty+My)-Gy (4/3)(Voy+My)-Gy Gy+(3/2)Vty Gy+(3/2)Voy Gy+My+1.75Vty Gy+My+1.75Voy -Gy+My+1.75Vty -Gy+My+1.75Voy cas les plus défavorable
Faitière 99.90 48.31 100.04 -10.65 -10.78 -62.38 132.61 83.88 21.92 -26.81 128.53 82.67 17.84 -28.02 84.09 32.49 114.72 54.53 19.85 -40.35 132.61
1 171.31 82.80 160.30 -9.12 1.89 -86.61 227.13 143.54 57.72 -25.87 219.47 140.79 50.05 -28.62 147.11 58.60 201.85 98.59 56.63 -46.62 227.13
Sous le vent :
39
2 182.55 94.58 160.30 -9.12 13.14 -74.83 237.75 154.67 68.34 -14.75 229.46 151.27 60.05 -18.15 158.35 70.38 214.97 112.34 69.75 -32.88 237.75
3 193.80 106.37 160.30 -9.12 24.38 -63.05 248.37 165.80 78.96 -3.62 239.46 161.74 70.04 -7.68 169.60 82.17 228.09 126.08 82.87 -19.13 248.37
4 205.04 118.15 160.30 -9.12 35.63 -51.27 258.99 176.93 89.58 7.51 249.45 172.21 80.04 2.80 180.84 93.95 241.21 139.83 95.99 -5.38 258.99
Sablière 139.93 86.67 105.39 -10.51 24.02 -29.23 172.82 122.52 56.91 6.62 166.55 119.21 50.64 3.31 123.37 70.12 161.76 99.63 62.41 0.28 172.82
Combinaisons
Faitière
1
2
3
4
Sablière
(4/3)Gy+(3/2)Vty (4/3)Gy+(3/2)Voy (4/3)Gy+(3/2)My -G+(3/2)My -G+(3/2)Vty -G+(3/2)Voy (4/3)Gy+(17/12)(My+ Vty) (4/3)Gy+(17/12)(My+ Voy) -G+(17/12)(My+Vty) -G+(17/12)(My+VOy) (4/3)(Gy+Vty+My) (4/3)(Gy+Voy+My) (4/3)(Vty+My)-Gy (4/3)(Voy+My)-Gy Gy+(3/2)Vty Gy+(3/2)Voy Gy+My+1.75Vty Gy+My+1.75Voy -Gy+My+1.75Vty -Gy+My+1.75Voy Cas les plus défavorable
59.59 7.99 100.04 -10.65 -51.10 -102.69 94.54
78.24 -10.27 160.30 -9.12 -91.18 -179.69 139.23
65.98 -21.98 160.30 -9.12 -103.43 -191.40 127.66
53.73 -33.70 160.30 -9.12 -115.69 -203.12 116.09
41.48 -45.41 160.30 -9.12 -127.94 -214.83 104.51
24.54 -28.72 105.39 -10.51 -91.36 -144.63 63.85
45.81
55.64
44.58
33.51
22.45
13.54
-16.15 -64.88 92.70 46.83 -17.99 -63.85 43.78 -7.82 67.69 7.50 -27.18 -87.38 -102.69
-30.18 -113.77 136.74 58.06 -32.68 -111.35 54.04 -34.47 93.27 -9.99 -51.95 -155.20 -179.69
-41.76 -124.84 125.84 47.65 -43.57 -121.77 41.78 -46.19 78.97 -23.66 -66.24 -168.87 -191.40
-53.33 -135.90 114.95 37.24 -54.46 -132.18 29.53 -57.90 64.68 -37.33 -80.54 -182.54 -203.12
-64.90 -146.97 104.06 26.82 -65.36 -142.59 17.28 -69.62 50.38 -50.99 -94.83 -196.21 -214.83
-52.06 -102.37 63.99 16.64 -51.92 -99.27 7.99 -45.28 27.15 -35.00 -72.20 -134.34 -144.63
ELS : En face du vent :
suivant x
Combinaisons
Faitière
1
2
3
4
Sablière
Gx+Mx
10.793
17.238
17.238
17.238
17.238
11.366
Gy+My+Vty
96.397
164.600
172.096
179.593
187.089
124.913
Gy+My+Voy
62.000
105.595
113.451
121.306
129.161
89.410
cas le plus défavorable
96.397
164.600
172.096
179.593
187.089
124.913
suivant y
3-2-2 Dimensionnement et vérification : Vérification de la résistance : La combinaison la plus défavorable suivant y :
(4/3)Gy+(17/12)(My+Vty)= 259 daN/m Mox=259*6²/8 =1165.47 daN.m
Ix = 541.2 cm4
σx=Mox*v/Ix = 15.074 daN/mm²
La combinaison la plus défavorable suivant x :
4/3 Gx+3/2 Mx = 24.043 daN/m Moy=24.043*6²/8 Moy=24.043*6²/8 =108.19 daN.m
Iy = 44.9 cm4
σy=Moy*v’/Iy = 8.8 daN/mm²
Si on tient compte de l’adaptation plastique recommandée recommandée par CM66 on écrit : écrit :
σ=(σx+σy)/
Avec
: coefficient d’adaptation plastique
= 22.35 daN/mm2 < 24 daN/mm2
Condition à la résistance vérifiée.
Vérification de la flèche : Le calcul de la flèche se fait par la combinaison de charges et surcharges de services (non pondérées). Flèche admissible :
l/200 = 30 mm
La combinaison la plus défavorable suivant x : Gx+Mx
fx=fMx+fTx
avec : fM= 5*Px* /384*E*Iy = 30.85 mm
fT=10*(h/l)²*fM =0.168 mm fx=31.02 mm > fadm
La combinaison la plus défavorable suivant y: Gy+My+Vty
fy=fMy+fTy = 27.78+0.11= 27.78+0.11= 27.89 27.89 mm La condition de flèche n’est pas vérifiée.
41
E=21000 daN/mm2
On augmente le profilé : IPE 160 Pour IPE 160 :
Vérification de la résistance Mox sigma x Moy sigma y sigma totale sigma admissible vérification
1182.67 10.884 110.77 6.65 16.50 24 vérifié
Vérification de la flèche E(daN/mm2)
21000
fmx(mm) Ftx Fx Fmy
20.79 0.148 20.94 17.56
Fty
0.070
Fy flèche admissible Vérification
17.63 30 vérifié
Commentaire : Augmenter le profilé pour vérifier le déversement n'est pas une solution économique (on obtient IPE 220).On préfère utiliser des liernes qui diminuent la longueur de déversement.
Vérification au déversement : La semelle supérieure de la panne est comprimée sous l’action des charges verticales descendantes. Mais, puisqu’elle est fixée à la toiture, il n’y a pas risque de déversement. La semelle inférieure qui est comprimée sous l’action du vent de soulèvement est susceptible de déverser du moment quelle est libre tout au long de sa portée. Dans le cas des pièces symétriquement chargées et appuyées la vérification de la
stabilité au déversement est donnée Par la formule suivante :
Calcul des coefficients B, C et D : Le coefficient D : (CM66 R 3,641) :
D est donné en fonction des dimensions de la pièce par la formule :
IPE 160 :
Ix = 869.3 cm4 ; Iy = 68.28 cm4
J = 3.60cm4
(moment d’inertie de torsion).
h = 16 cm ; l = 6m/2= 3m (longueur de flambement ). Ainsi
D = 1.96 Le coefficient B : (CM66 R.3.643) :
Le coefficient B est donné en fonction du niveau d’application des charges. On suppose que les charges soient appliquées au niveau de la fibre neutre. 2
β=1
C C B 1 0.405 0.405 D D B=0.793 et D= 2.57 Le coefficient C : (CM66, R.3.642)
Le coefficient C est donné en fonction de la répartition de charges. La charge est uniformément répartie, donc
C = 1,132.
Contrainte de non déversement :
On a :
σd < σe
Donc il y a un risque de déversement.
43
2.897
Donc :
La contrainte de flexion :
Qy = -214.83Kg/ml
D’où :
(la charge de soulèvement de la toiture)
Le déversement est vérifié IPE 160.
3-3 Calcul des pannes selon Eurocode 3 : 3-3-1 Combinaisons de l’Eurocode 3 :
Charges pondérées(ELU) 1,35 G + 1,5 M
Charges non pondérées(ELS) G+M
1.35 G + 1,5 V t
G + Vt
1.35 G + 1,5 V o
G + Vo
1,35 (G + Q + V t)
G + 0,9 (M + V t)
1,35 (G + Q + V o)
G + 0,9 (M + V o)
Pour IPE 160 : ELU :
Suivant x :
suivant x
Combinaisons
Faitière
1,35*Gx +1.5*Mx
15.704
Suivant Y : En face du vent :
1
2
24.805 24.805
3
4
Sablière
24.805
24.805
16.513
Suivant Y
Combinaisons
Faitière
1
2
3
4
5
Comb 1 : 1.35*Gy+1.5*My Comb 2 : 1.35*Gy+1.5*Vty Comb 3 : 1.35*Gy+1.5*Voy Comb 4 : 1,35*(Gy+Vty+My) Comb 5 : 1,35*(Gy+Voy+My) Cas le plus défavorable
104.70
165.38
165.38
165.38
165.38
110.09
104.56
176.39
187.64
198.88
210.12
144.63
52.97
87.88
99.67
111.45
123.23
91.37
134.01
226.08
236.20
246.32
256.44
172.50
87.57
146.43
157.03
167.63
178.24
124.57
134.01
226.08
236.2
246.32
256.44
172.5
Sous le vent :
Suivant Y
Comb 1 Comb 2 Comb 3 Comb 4 Comb 5 Cas le plus defavorable
Faitière
1
2
3
4
Sablière
104.70 64.25 12.65 97.73 51.29 104.70
165.38 83.32 -5.19 142.32 62.66 165.38
165.38 71.07 -16.90 131.29 52.12 165.38
165.38 58.81 -28.62 120.26 41.57 165.38
165.38 46.56 -40.33 109.23 31.03 165.38
110.09 29.24 -24.02 68.66 20.72 110.09
ELS :
Suivant x :
Combinaisons
Faitière
1
2
3
4
Sablière
Gx+Mx
11.224
17.669
17.669
17.669
17.669
11.796
45
Suivant y : En face du vent :
Combinaisons Gy+0.9*(My+Vty)
Faitière 94.369
1 158.268
2 165.015
3 171.762
4 178.509
Sablière 120.257
Gy+0.9*(My+Voy)
63.411
105.165
112.234
119.304
126.374
88.304
Gy+Vty
74.739
125.141
132.638
140.134
147.631
101.673
Gy+Voy
40.342
66.137
73.992
81.847
89.702
66.170
Sous le vent :
Combinaisons
Faitière
1
2
3
4
Sablière
70.181
102.426
95.074
87.722
80.370
51.026
Gy+0.9*(My+Voy )
39.223
49.322
42.293
35.264
28.235
19.067
Gy+Vty
47.864
63.094
54.925
46.756
38.587
24.750
Gy+Voy
13.467
4.090
-3.721
-11.531
-19.341
-10.760
Gy+0.9*(My+Vty)
3-3-2 Dimensionnement et vérification : Vérification de la résistance : Caractéristiques du profilé :
Nuance d'acier S IPE limite d'élasticité fy H Bf Tf Tw D Wplx Wply Btβ lph α Av,x Av,y
S235 IPE 160 235 160 82 7.4 5 145.2 123.9 26.1 1 2 12.8 9.7
La classe de la section :
Les profilés laminés de calibres < IPE 240 sont généralement d’une section de classe 1. Vérification de la semelle comprimée Epsilon bf/2*tf
1 5.54
classe 1
Vérification de l'ame fléchie d/tw
29.04
La section est de classe 1 Condition de résistance :
On utilise la formule de vérification suivante :
Pour les sections en H ou en I on a : α= 2
Dans notre cas l’effort normal N=0 donc
β = 1
daN.m
47
classe 1
daN.m
On prend pour le coefficient partiel de sécurité γM0 =1 Mx = Qy .l2/8 = (256.44×62)/8 = 1154 daN.m Mx = Qx .l2/8 = (24.8×62)/8 = 111.6 daN.m donc
Vérification à la flèche : Les deux règlements utilisent la même formule de vérification. Le calcul de la flèche se fait par la combinaison de charges et surcharges de services (non pondérées). Le cas de charge le plus défavorable : G + 0,9 (Q + W n)=178.5kg/ml
La flèche admissible est :
Vérification de la flèche E(daN/mm2) fmx(mm) ftx fx fmy fty fy flèche admissible vérification
Vérification au cisaillement :
Ici il faut vérifier :
21000 20.79 0.148 20.94 17.56 0.070 17.63 30mm vérifié
√
Pour notre cas il faut vérifier seulement la deuxième condition Soit
(γM0 =1)
Awy =
Qy*l /2=256.44 *6/2=769.32 daN (poutre sur deux appuis)
√
=17320Kg > 769.32Kg
vérifié
Vérification au voilement : Les profilés laminés normalisés en construction métallique ne sont pas sujets au voilement, leurs âmes étant dimensionnées largement pour éviter tout risque à ce sujet.
Vérification au déversement : Le moment ultime :
βw=1 , On a :
Mu= Q*l2/8=181.53 kg.m
Q= - 40.34 Kg/ml (soulèvement)
=>
pour les sections de classes 1 et 2
w ply=123.9cm3 (IPE 160) =>
Et :
W ply .f y=2911.65 Kg.m
LT : Coefficient d’imperfection de déversement. Profilé laminé LT
iz=1.84
h=16cm
LT 0,21 0.9 L / i z
2 L / i z 1 1 / 20 h / t f
0, 5
. C 1
e s=0.97
C1=1.132 (charge uniformenent répartie) λ LT = 68.36
W ply fy . w LT . =0.73 > 0.4 LT w M 1 cr
(risque de diversement)
2 =0.82 LT 0,5 1 LT LT 0, 2 LT
49
LT Donc
1
LT
2 LT
2 LT
=0.84
Mdev=244578.6 Kg.m
Mu=181.53 < Mdev
C OMMENTAIRE
ok
(ratio négligeable)
SUR LES RESULTATS :
On ce qui concerne la résistance on remarque que le CM66 est plus contraignant que EC3, la marge de plasticité autorisée par CM66 est négligeable par rapport à celle recommandé par EC3, en outre la condition de la flèche
a tranché pour les deux
règlements c’est elle qui donne dans la majorité des cas le profilé final. Le cisaillement est largement vérifié pour les deux règlements, cela peut être justifié par le fait que les profilés IPE ont été conçus essentiellement pour assurer une grande résistance à l’égard de l’effort de cisaillement. Les deux règlements prévoit le risque de déversement de la panne mais on remarque la CM66 est plus contraignant que EC 3 (voir les ratios précédents).
3-4 Dimensionnement Des liernes : 3-4-1 Généralités sur les lièrnes : Les liernes sont des tirants qui fonctionnent en traction. Elles sont généralement formées de barres rondes ou de petites cornières. Leur rôle principal est d’éviter la déformation latérale des pannes. Compte tenu de la faible inertie transversale des pannes, et dès lors que la pente des versants ( α) atteint 8 à 10%, l’effet de la charge Qx (perpendiculaire à l’âme de la panne) devient préjudiciable et conduit à des sections de pannes importantes, donc onéreuses. La solution consiste a réduire la portée transversale des pannes en les reliant entre elles par des liernes (tirants), situés à mi- portée. Chaque fois que les pannes en profilés sont disposées normalement au versant, il convient de les entretoiser par un ou plusieurs cours de liernes en fer rond ou en cornière. Ces liernes, reliées entre elles au niveau dufaîtage, permettent d’éviter la déformation latérale des pannes, très préjudiciable au bon aspect de la couverture.
3-4-2 Calcul des efforts :
T1= 1.25*qx*l/2 du 1èr tronçon Avec : l : La portée de la panne. qx : La charge max sur la sablière= 15.8 daN/m Ce qui donne :
Effort dans le tronçon L2 :
Effort dans le tronçon L3 :
Effort dans le tronçon L4 :
Pour l’effort dans les diagonales L5 et L6 :
Le tableau suivant récapitule les résultats : effort de traction T1 effort de traction T2 effort de traction T3 effort de traction T4 angle Téta
61.43 153.74 246.05 338.36 55.00
51
daN
T5=T6(Diagonale) section des lièrnes
294.96 16.586374
mm2
3-4-3 Section des lièrnes : Le tronçon le plus sollicité est L4
Soit des tiges de Ø 8.
4-1 Généralités sur les ponts roulants : 4-1-1 Définition : Un pont roulant est un appareil de manutention permettant le levage et le transfert de charges lourdes. Un pont roulant est constitué d'une section horizontale d'acier (le pont), mobile sur une structure portante fixe; des treuils ou palans sont suspendus sous le pont, et sont eux-mêmes mobiles. Chaque axe de déplacement peut être motorisé.
4-1-2 Classification: On distingue essentiellement deux sortes de ponts : les mono-poutres et les bipoutres, selon que le chariot est suspendu à un seul sommier roulant ou qu’il est posé sur deux poutres.
Pont mono-poutre
Pont bi-boutre
On peut réaliser une autre classification suivant que le pont roulant est suspendu à son chemin de roulement ou qu’il est pos sur celui-là.
53
Pont roulant posé sur le chemin de roulement
Pont roulant suspendu au chemin de roulement
4-1-3 Chemin du roulement : Le chemin de roulement est un cas particulier de poutres. Il est sollicité simultanément par des efforts verticaux dynamiques, des efforts horizontaux et longitudinaux. Les chemins de roulement des ponts roulants se composent, en plus de la poutre de roulement et du rail de pont, des butées aux extrémités et des poutres horizontale.
RAIL DE PONT : Le rail sur la poutre de roulement doit répondre à des exigences pour protéger la partie supérieure du chemin de roulement contre l'usage et pour distribuer les charges des roues également au-dessus de la longueur du contact le plus grande possible. Le rail doit donc avoir : –
Une résistance élevée à l'usure : on utilise en général un acier mi-dur.
–
Une rigidité à la flexion élevée.
Pour les ponts de faible puissance, on emploie le plus souvent des rails en carré ou méplat. Au-delà de, on emploie des rails « Vignole » ou « Burbach ». Ces rails peuvent être fixés par crochets, par boulons, le plus souvent par crapauds ou par soudure. Le schéma suivant donne des exemples de ces fixations.
Types de rails de ponts et liaison avec la poutre de roulement
Des joints de dilatation dans les rails doivent être fournis sur de longues pistes. Ils devraient coïncider avec des joints dans la poutre principale. Un transfert progressif des charges des roues à partir d'un rail à l'autre est assuré si les extrémités du rail sont taillées comme représenté sur le schéma suivant :
Joints de dilatation dans les rails de pont
POUTRES DE ROULEMENT :
Elles sont autant que possible prévues en profilés I ou H. Pour des portées et des charges importantes, le profilé seul devient insuffisant ; on prévoit alors soit des poutres reconstituées à âme pleine, à âme ajourée ou à treillis.
Types de poutres de roulement
Le plus souvent, les chemins de roulements sont supportés par la structure principale à travers des corbeaux soudés aux poteaux. Lorsque le poids à manipuler important, la liaison pont-portique peut prendre plusieurs formes : on choisit tantôt de doubler le poteau quitte à le relier à la structure principale par des attaches, tantôt d’augmenter la largeur du portique en dessus du pont pour lui donner un support plus adéquat.
55
Un soin très particulier doit être porté sur le raccordement entre le poteau et la poutre de roulement. Cette liaison doit en effet permettre : – Une résistance sans risque aux efforts horizontaux ; – La rotation libre de la poutre de roulement ; – L’ajustement latéral de la poutre de piste de grue à la fin du bâtiment.
La rotation libre aux appuis est importantes afin d’éviter les moments parasites de flexion, et surtout de torsion très nocifs pour les profilés qui composent les portiques.
Liaison entre la poutre de roulement et la structure principale au droit d’un appui simple
La rotation à l'extrémité d'une poutre simplement soutenue a comme conséquence un mouvement longitudinal de la semelle supérieure par rapport à la ligne centrale. Le membre qui relie la bride supérieure la colonne de bâtiment doit donc être capable de permettre le
mouvement longitudinal libre sans devenir surchargé. Un plat flexible simple peut être satisfaisant quand les mouvements sont moins de 1mm, mais une cale avec les trous encochés est une solution plus sûre dans la plupart des c as. Afin d’éviter la torsion dans les poteaux, on dispose des fermes dans le plan de la poutre de roulement comme montré dans la figure suivante :
Fermes horizontales pour éviter la torsion des poteaux
4-1-4 Classement des ponts roulants en fonctions du service :
Les ponts roulants sont classés en différents groupes suivant le service qu’ils assurent. Les deux acteurs pris en considération pour déterminer le groupe auquel appartient un appareil sont la classe d’utilisation et l’état de charge.
CLASSE D’UTILISATION : La classe d’utilisation caractérise la fréquence d’utilisation de l’appareil dans son ensemble au cours de son service. Ces classes dépendent uniquement du nombre de cycles de levage que l’appareil est censé accomplir au cours de sa vie.
Classe d’utilisation
Fréquence d’utilisation du mouvement de levage
A
Utilisation occasionnelle non régulière, suivie de longues périodes de repos
B
Utilisation régulière en service intermittent
57
C
Utilisation régulière en service intensif
D
Utilisation en service intensif sévère assuré par exemple à plus d’un poste
ETAT DE CHARGE : L’état de charge le précise dans quelle mesure le pont soulève la charge maximale ou une charge réduite. On considère quatre états conventionnels de charge caractérisés par la valeur représentant la plus petite charge, par rapport à la charge maximale, qui est égalée ou dépassée à tous les cycles.
Etat de charge
Définition
0
Appareil soulevant exceptionnellement la charge nominale et couramment des charges très faibles
(très léger)
⁄
1
Appareils ne soulevant que rarement la charge nominale et couramment des charges de l’ordre du de la charge nominale
(léger) 2
⁄ ⁄
Appareils soulevant assez fréquemment la charge nominale et couramment des cares comprises entre et de la charge nominale
(moyen) 3
Appareils régulièrement chargés au voisinage de la charge nominale
(lourd)
CLASSEMENT DES PONTS ROULANTS :
A partir de ces classes d’utilisation et de ces états de charges levées, on classe les appareils en six ( ) groupes suivant le tableau suivant :
Etat des charges levées
⁄ ⁄
Classes d’utilisation A
B
C
D
1
2
3
4
2
3
4
5
5
6
6
6
3 4
5
⁄ ⁄
4-2 Charges sur la poutre de roulement : Les charges principales, qui servent de base pour le calcul des autres charges, comprennent :
Les sollicitations dues au poids propre des éléments. Les sollicitations dues aux charges de services : charge à soulever augmentée du poids des accessoires.
4-2-1 Réactions verticales : Elles sont généralement données par le constructeur du pont. Si ces valeurs ne sont pas définies, il est toujours possible de les évaluer en fonction de la charge nominale, du poids du palan ou du chariot dans la position la plus défavorable et du poids estimé ou calculé du pont.
Si , et sont successivement le poids à soulever, le poids du pont et le poids du chariot, alors la réaction verticale est : –
Chariot au milieu :
–
Chariot à l’extrémité
[ ] [ ] [ ]
Avec est la distance la distance minimale entre le crochet et les galets du pont. Vu que cette distance est en général petite on simplifie la formule de la réaction verticale :
59
Réactions verticales quand le chariot est à l’extrémité
S’agissant de charges roulantes, ces réactions doivent être affectées d’un coefficient dynamique. Les recommandations du C.T.I.C.M (Centre Technique Industriel de la Construction Métallique) pour le calcul et l’exécution des chemins de roulement des ponts roulants fournissent le tableau suivant pour la détermination du coefficient de majoration dynamique :
Groupe du pont roulant
I II
Chemin de roulement
Support du chemin
1,00
1,15
1,05
II
1,25
1,10
IV
1,35
1,15
4-2-2 Réactions horizontales transversales : Elles résultent des effets de déplacement ou de balancement de la charge (freinage du palan ou du chariot) et des effets dus au roulement du pont (marche en crabe).
Un calcul exact de ces réactions nécessite la connaissance des accélérations des éléments mobiles lors des démarrages ou des freinages, mais aussi de leurs durées. On considère généralement des efforts égaux de même sens pris forfaitairement à des réactions verticales sans majoration dynamique :
⁄
Les recommandations du C.T.I.C.M stipulent que, conformément à des essais, suite à des considérations d’inégalité des réactions et des frottements et aux déformations en plan du pont, il résulte que les deux galets de translation du pont roulant exercent sur leur rail de roulement deux réactions horizontales qui sont inégales et de sens contraire.
Ces réactions se déterminent par les formules approchées suivantes :
[ ] [ ]
–
Chariot au milieu de la portée du pont:
–
Chariot à l’extrémité du pont :
61
[ ] [ ]
4-2-3 Réactions horizontales longitudinales :
Ces réactions ne s’exercent qu’au droit des galets moteurs. Elles sont dues à l’accélération et au freinage du mouvement de translation. On obtient la valeur maximale de la réaction horizontale longitudinale en multipliant la réaction verticale (sans majoration dynamique) par le coefficient d’adhérence du galet sur son galet :
4-3 Vérification des chemins de roulement : Quatre vérifications sont à faire :
a) Contrainte sous les réactions verticales avec majoration dynamique ; la contrainte résultante doit vérifier :
b) Contraintes associées sous les réactions verticales sans majoration et sous les réactions horizontales ; selon le CM66 on doit vérifier :
c) Flèches verticales sous les réactions verticales sans majoration ni pondération. d) Flèches horizontales sous réaction horizontales non pondérées.
D’après la norme NF P 22 615, les flèches admissibles verticales et horizontales de la poutre de roulement sont : (L étant la portée de la poutre de roulement).
Groupes de ponts
Flèches admissibles
1-2
L/500
3-4
L/750
5-6
L/1000
4-4 Calcul du chemin de roulement : 4-4-1 Données du pont roulant :
Les calculs qui suivent concernent le pont roulant de portée à soulever égale à .
Poids du pont : = 16.5
avec une charge
Poids du chariot : = .5
puissance
Portée (l)
5T
22
amin (m) 0.8
b (m)
c (m)
d (m)
e (m)
0.25
0.5
1.8
4.2
Vitesse
Puissance Portée 5T
22
Poids
Charges sur galets Levage Direction Translation Pont Chariot B+K Rmax Rmin B K 7 30 70 16.5 3.5 20 8.2 4.3
4-4-2 Réactions du pont roulant : REACTIONS VERTICALES : On a : Rv,max=8.2 T
(Pont immobile)
On obtiendra les réactions verticales des galets du pont en mouvement en multipliant les réactions verticales correspondantes des galets du pont immobile par un coefficient d’effet dynamique .
car le pont roulant appartient au groupe 4 comme indiqué en haut. Rv,dyn = Rvmax*
= 11.07 T
REACTIONS LONGITUDINALES :
63
max
REACTIONS TRANSVERSALES : -Chariot au milieu de la portée du pont:
[ ] [ ] = 3.32 T
-Chariot à l’extrémité du pont :
4-4-3 Calcul des moments et contraintes
Le pont roulant exerce des charges mobiles sur la poutre de roulement. Le moment est ainsi obtenu par les lignes d’influences.
MOMENT MY :
Mmax,RT
=
avec e : écartement entre galets
=4.208 T.m
l : Portée de la poutre de roulement
choix du profilé : HEA 360 a pour caractéristiques géométriques : h 350
b
tf 300
Mg=504.45 kg .m
tw 17 .5
Aire(cm2)
Poid(kg/m)
142.8
112.1
10
MRV=10390 kg.m
33089.8
MRT=4208 kg.m
σg= 0.27 (daN/mm²) σRV=5.495 (daN/mm²) σRT=2.225 (daN/mm²) On a : RL=1640 daN
Iy
section A= 14280 mm2
Iz 7886.8
Donc : σRL=RL/A =0.115 daN/mm2
4-4-4 Vérification des contraintes Les combinaisons de charges utilisées pour la vérification sont les suivantes :
Combinaison pondérée dynamique :
11.47<
24 daN/mm2
Combinaison pondérée sans majoration dynamique: = 12.1 < 24 daN/m2
4-4-5 vérification de la flèche : flèche verticale :
fv= avec : E=21000daN/mm2
+
p=112.1 kg/m
Rv=8200 daN
fv=4.91mm< fadm
flèche horizontale :
fv=
=7.87 mm< fadm
65
fadm=l/750= 8mm
5-1 Préparation de la tâche : Apres le choix de la modélisation portique plan, la première chose à faire c’est la vérification des préférences de la tâche. On choisit les normes suivantes :
Les combinaisons de charges sont générées selon les règlements suivants :
5-2 Modélisation de la structure : 5-2-1 Modélisation du portique : Dans la modélisation portique plan dans Robot , l’hypothèse principale de calcul c’est que les barres sont encastrées entre elles par défaut. On trace les axes du projet et puis on modélise le portique plan :
On modélise par la suite les appuis dans les bases des poteaux, ces appuis seront modélisés manuellement selon le choix du mode d’appuis déjà fais dans le chapitre de conception. La génération de modèle 3D se fait après l’introduction des charges de vent (voir 3-33).
5-2-2 Excentrement et relâchement des éléments : a) Relâchement On suppose que les barres sont attachées de façon rigide aux nœuds c’est -à-dire que la compatibilité des déplacements et des rotations est assurée pour toutes les barres aboutissant au nœud donné. Les seules exceptions sont les barres de structures de type treillis et les éléments de type câble dans les portiques dans lesquels les rotules sont utilisées (elles assurent l’identité des déplacements mais permettent les rotations libres des extrémités des éléments). Si besoin est, les liaisons rigides barres peuvent être relâchées. La commande Relâchements est accessible :
par le menu déroulant Structure, commande Relâchements...
par la barre d’outils Définition de la structure.
67
Exemple : Dans le cas des pannes dans notre projet on définit le mode de relâche ment d’une poutre isostatique.
b) Excentrement : Certains éléments de la structure peuvent demander la modélisation d’excentrements c’est-à-dire la définition de l’assemblage avec excentrement des éléments de la structure. A cet effet, on utiliser la commande Excentrements accessible dans le menu Structure/Autres attributs. Il est possible de définir l’excentrement automatique des barres de la structure.
Exemple : pannes sur traverse
5-3 Définition des charges : 5-3-1 Charges permanentes : On définit le poids propre comme G et le poids de la structure comme G’ et on affecte à cette dernière -0,23KN/m2 suivant l’axe Z.
5-3-2 Charges d’exploitation : On définit la charge d’entretien comme Q et on affecte à cette dernière -0,20KN/m2 suivant l’axe Z.
5-3-3 Modélisation de vent : L’introduction des charges dues au vent se fait d’une manière indirecte sous l’assistance du logiciel On définit d’abord l’enveloppe et on introduit les caractéristiques géométriques du hangar (profondeur, entraxes, hauteur max…). Puis on introduit les données du site :
On clique sur générer 3D et on obtient la modélisation 3D du hangar après avoir définie les positions des pannes qui vont supporter la couverture. On modélise après le chemin de roulement et la couverture (bardage) et on applique les charges surfaciques :
69
5-3-4 Charges Roulantes : Le logiciel Robot permet de définir des charges roulantes, c’est à dire : la charge d’un convoi modélisé par une combinaison de forces quelconque (forces concentrées, charges linéaires et charges surfaciques). L’option est disponible :
après la sélection de la commande Roulantes disponibles dans le menu Chargements/Autres charges après un clic sur l’icône Charges roulantes affichée dans la barre d’outils.
Le logiciel permet donc d’introduire les caractéristiques de la charge roulante ainsi que les coordonnées du chemin de roulement.
5-4 Combinaisons de charges : Le logiciel Robot permet aussi de définir une combinaison de cas de charge créés. Deux possibilités de définir les combinaisons de charges se présentent : manuelle – il faut déterminer la liste de cas de charge faisant partie de la combinaison (y compris les coefficients appropriés dépendant de la nature du cas de charge) automatique – après la sélection de l’option Combinaisons automatiques ; pour le règlement de pondération choisi, le logiciel crée la liste de toutes les combinaisons de cas de charge possibles.
Dans notre projet, nous avons utilisé la deuxième option :
On lance ainsi le calcul par la commande Calculer pour vérifier de la modélisation, détecter les erreurs et analyser la structure.
5-5 Introduction des paramètres de flambement et de déversement : Avant de commencer le dimensionnement on définit d’abord les paramètres de flambement et de déversement pour chaque, afin de permettre le logiciel de faire la vérification des éléments au flambement et au déversement pendant le dimensionnement. Cette option est disponible dans la liste dimensionnement/dimensionnement barre acier/paramètres réglementaires. Le paramétrage des pièces aboutissants ou des raidisseurs se définie au niveau de la pièce, comme illustré ci-dessous :
Exemple : Traverse
71
5-6 Dimensionnement de la structure : 5-6-1 Pannes : Profilé IPE 180 Remarques et commentaires :
Nombre d’lments 120
Longueur (m) 6
Les pannes sont dimensionnées à l’état limite de service, car la résistance est a été vérifiée avec le profilé IPE 160 avec un ratio de 0,81 mais la déformation n’était pas
vérifié, on a augmenté le profilé jusqu’au IPE 180 avec pour vérifier la déformation avec un ratio de 0,96.
Le fait d’augmenter le profilé juste pour vérifier la déformation est mal vu, on aura du opter pour d’autres solutions comme l’ajout des liernes (déjà fait dans le calcul manuel chapitre 3), une étude économique s’impose dans ce cas. Les pannes ne sont pas sollicitées de la même manière, on a donc dimensionné selon la panne la plus sollicité, ceci est justifié car d’une part c’est plus sécuritaire et d’autre part on ne peut pas choisir des profilés différents pour chaque panne on aura ainsi un problème de pente et de la pose la couverture. On opte ainsi pour des pannes en IPE 160 avec liernes
5-6-2 Traverses a) Sans jarret : Nombre d’lments Profilé HEA 260 22 Le moment du à la combinaison la plus défavorables est :
Longueur(m) 11,12
Pour diminuer le moment à l’extrémité on ajoute un jarret entre les poteaux et les traverses et on redimensionne ces dernières : b) Avec jarret On obtient une section plus petite que celle obtenue dans le cas précèdent en ajoutant un jarret de dimensions :
Le logiciel donne :
73
Profilé HEA 220
Nombre d’lments 22
Longueur(m) 11,12
La résistance est vérifiée avec un ratio de 0,95 c) Gain en poids On compare le poids d’une traverse sans jarret (HEA 260) et une traverse avec jarret (HEA 220) :
HEA 260 sans jarret
HEA 220 avec jarret
Poids (Kg) 758,4 603,7 On gagne donc 20% Du poids de la traverse, ce qui permet de soulager les poteaux et les semelles et gagner en terme d’économie, d’où l’importance de l’ajout du jarret. On opte ainsi pour la solution de la traverse en HEA 220 avec jarret .
5-6-3 Poutre de roulement : Le logiciel donne : Profilé HEA 280
Nombre d’lments 2
Longueur(m) 60 (poutres continues)
Remarques et commentaires : La différence entre les résultats obtenus dans le chapitre 4 et les résultats du logiciel sont dues à la méthode de modélisation de la charge roulante du logiciel qui est bien différente que celle des abaques. Pour avoir plus de sécurité on opte pour la première solution. On opte ainsi pour des profilés HEA360
5-6-4 Poteaux : a) Sollicitation : Le poteau le plus sollicité avec la combinaison la plus défavorable :
Le calcul donne :
Profilé HEA 280
Nombre d’lments Longueur(m) 22 11,3 Donc pour les poteaux on opte pour HEA 280
5-6-5 Récapitulatif : Le tableau suivant donne les résultats de calcul de la structure avec le logiciel Elément Pannes Traverses Poutre de roulement Poteaux
Profilé IPE 160 HEA 220 HEA360
Nombre d’lments 120 22 2
HEA 280
22
75
Longueur(m) 6 11,12 60 (continues) 11,3
6-1 Rôle des contreventements : Les contreventements sont des pièces prévus afin d’assurer la stabilité d’une structure soumise aux efforts du vent. Un système de contreventement comporte des poutres au vent, disposées en toiture, et des palées de stabilité, placés sur le long pan et à l’intérieur de la structure. Les poutres au vent reprennent les efforts du vent agissant sur le pignon et les cheminent, à l’aide des montants et des diagonales, vers les files de rive : les pannes sablières et les pannes faîtières. Les palées de stabilité se chargent alors de transférer la force jusqu’aux fondations.
6-2 Contreventement horizontal : Le contreventement horizontal sera réalisé par :
Les traverses de deux portiques successifs Les pannes, on prend une panne sur deux. Cornières assemblées sur les éléments précédents. L’ensemble constitue un treillis en X.
Il est souvent plus pratique de prévoir la poutre au vent en toiture, dans les travées d'extrémité. L’avantage de cette solution est qu’elle aide lors de la construction, puisqu'elle fournit une structure stable à une extrémité du bâtiment quand le chantier commence.
On aura deux contreventements : une poutre à chaque extrémité du hangar, comme le montre le schéma suivant :
Le vent longitudinal agit par frottement sur la toiture et a un effet d’entraînement et de renversement de celle-ci. Selon NV65 , la force due au vent longitudinal a pour expression:
q : la pression dynamique au niveau de la crête de la toiture On obtient :
Le système de contreventement est constitué de deux poutres. Chacune d’elles est soumise à une pression T, répartie par mètre linéaire transversal de la poutre en treillis : Avec:
Ou : L : étant la longueur du Hangar = 60m Donc :
La poutre en treillis aura donc les dimensions suivantes :
longueur : l = 2x longueurs de traverse = 2x11,12 = 22,24 m hauteur : écartement entre deux portiques = 6 m, elle sera appuyée sur les contreventements verticaux.
Etant donné la faible distance entre les pannes faîtières, on les joindra par un lierne et on les considérera comme un seul montant de section égale au double des sections des pannes. Le treillis transforme les efforts répartis en efforts concentrés dans les nœuds. Les forces dans les différents nœuds sont :
F1= T x (a+e /2) = 162.042 daN F2=T x e= 290.18 daN 77
F3 = T x e = 290.18 daN F4 = T x (e + 2xS) = 313.23 daN
Où S : distance faitière e : 2xdistance entre pannes a : valeur de porte-à-faux. Nous avons choisi S=0.17m ; e= 4.28m et a=0.25
6-2-1 Calcul des efforts internes : Ce treillis est hyperstatique intérieur et isostatique extérieur, mais étant faiblement sollicitée, on la ramène à un système isostatique en procédant par les méthodes approchées pour le calcul de contreventement :
Méthode : Dans les treillis en X, il y a une diagonale comprimée, et une autre tendue. On suppose que ces diagonales sont très minces avec λ ≥ 100, de telle façon que les barres comprimées ne supportent aucun effort, vu leurs grande longueur de flambement. Le calcul des efforts internes de cette poutre au vent (treillis) va être fait par le logiciel Autodesk Robot Structural Analysis, puisque la connaissance des éléments de réduction d'un système hyperstatique de tel degré (h=3) demande beaucoup de calcul. La poutre est donc modélisée de la manière suivante : Les Forces sont en daN
F4 F2
F3
F3
F2
Les efforts dans les barres sont donnés sur la figure suivante :
F1
L’effort maximale est de :
105.13 HN=1051.13 daN
6-2-2 Dimensionnement des diagonales :
L’effort de traction le plus défavorable dans les diagonales est :
1051.3 daN
L’effort pondéré est :
La contrainte de traction :
On prend en général : D’où : On obtient :
On adopte donc une cornière L40/40/5 de surface brute = 2.27 cm² > 0.77cm² : Car la contrainte de corrosion impose une épaisseur minimale de 5 mm, en supposant que les surfaces extérieures sont exposées .
79
6-3 Contreventement vertical: Le contreventement vertical constitue un appui au contreventement horizontal, il reprendra les efforts engendrés par celui-ci et les acheminera vers le sol.Son rôle est de prévenir le flambement de la structure et de maintenir la stabilité latérale en résistant à l’effet de renversement dû au déplacement latéral. On a choisi d’adopter comme moyen de contreventement la croix de Saint -André, afin de pouvoir reprendre tous les efforts longitudinaux à savoir ceux dus au vent et au pont roulant, sans avoir recours au changement des dimensions des pannes et des poteaux.
Les forces agissant sur le portique sont :
Les réactions engendrées par le contreventement horizontal, soit : R = 899 daN Réaction horizontale longitudinale du pont roulant : RL= 1640 daN
6-3-1 Calcul des efforts internes :
Le logiciel Robot est utilisé pour calculer les efforts internes dans les barres :
Effort maximum dans les diagonales :Nmax= 27.02 KN= 2702 daN
81
6-3-2 Dimensionnement des diagonales :
L’effort de traction le plus défavorable dans les diagonales est :
2702 daN
L’effort pondéré est :
La contrainte de traction :
On prend en général : D’où : On obtient :
On adopte donc une cornière L40/40/5 de surface brute = 2.27 cm² > 1.98cm² : Car la contrainte de corrosion impose une épaisseur minimale de 4 mm, en supposant que les surfaces extérieures sont exposées .
7-1 Rôle des fondations : Le système de fondation sert à transmettre les efforts de la structure au sol en assurant la stabilité et la bonne réponse à toutes les contraintes. Les fondations ne doivent subir ni tassement, ni glissement. Comme déjà expliqué dans la partie conception, on va adopter des semelles superficielles. On admet que :
La répartition des contraintes au-dessous de la semelle est linéaire. Pas de traction au-dessous de la semelle. Les contraintes sont dirigées du sol vers la semelle.
7-2 Calcul des Semelles : 7-2-1 Charges appliquées sur la fondation : Effort tranchant V (KN)
25.37
Moment de flexion M (KN.m)
109.53
Effort normal N (KN)
130.2
7-2-2 Prédimensionnement:
Fig: Les dimensions de fondation
83
Les dimensions de la fondation doivent vérifier en premier lie u les deux conditions :
.
On prend les valeurs suivantes (en mètre) : a
0,6
b
0.9
B
1.5
A
1
h1
1
h2
0.5
La charge normale appliqué à la fondation est la somme de :
Charge sous
Poids propre de la fondation :
Poids propre du massif:
Poids des terres :
Donc la charge normale totale à l’ELU est :
Le moment total en bas de la semelle vaut à l’ELU :
=> Le centre de poussée est
hors le noyau central.
Donc le diagramme des contraintes est triangulaire.
7-2-3
Condition au non renversement :
Soit x la longueur de la partie comprimée. Par l’équilibre des forces on trouve
On est dans le cas de l’encastrement, alors on doit s’assurer que la moitie de la semelle est comprimée
En utilisant les deux conditions on obtient : Soit :
On doit redimensionner la semelle. On prend les valeurs suivantes:
B
2.5
A h1 h2
1.6 1 0.5
7-2-4 Dimensions des semelles : La charge normal appliqué à la fondation est la somme de :
Charge sous
Poids propre de la fondation :
Poids propre du massif :
Poids des terres :
Donc la charge normale totale à l’ELU est :
Le moment total en bas de la semelle vaut à l’ELU :
85
Donc le diagramme des contraintes est triangulaire.
()
CONDITION AU NON RENVERSEMENT :
On est dans le cas de l’encastrement, alors on doit s’assurer que la moitie de la semelle
est comprimée :
OK
CONDITION DE LA RESISTANCE DU SOL :
VERIFICATION AU GLISSEMENT :
Pour qu’il n’y ait pas de glissement il faut avoir : Avec :
angle de frottement béton sol
7-3 Calcul des armatures:
On calcule les armatures de fondation par un mètre de largeur.On a peut pas utiliser la méthode des bielles.
on ne
Les armatures parallèles au côté B sont déterminées pour équilibrer le moment M1 agissant dans la section située à 0,35 b de l'axe du poteau. Les armatures déterminées sont uniformément réparties. Les armatures parallèles au côté A, sens suivant lequel on néglige le moment, sont calculées par la méthode des bielles en considérant une charge centrée :
7-3-1 Armatures parallèles au côté B : On a :
Et
Donc
()
Pour déterminer la section des armatures on va utiliser ici la méthode des bielles, cette dernière ne s’applique que si la pression sur le sol est uniforme et si la section de base du poteau et celle de la semelle sont homothétiques, cette dernière condition n’est pas toujours réalisée et l’on rencontre souvent en pratique des semelles dont les débords dans les deux sens sont du même ordre, Pour notre cas on admit que cette méthode s’applique si :
et h2=0.5m la condition est bien
vérifiée
Dans ces conditions se forment dans la semelle des isostatiques de compression et de traction, les armatures seront disposés a la partie inferieure pour équilibrer les tractions.
87
On adopte des tores de 10mm espacés de 20cm parallèlement à B. Pour déterminer la longueur des barres et leur mode de coffrage, on calcule la longueur de
scellement :
Donc il faut prévoir des retours qui auront comme effet de diminuer la longueur de l’ancrage des barres.
7-3-2 Armatures parallèles au coté A :
.
Donc : On adopte des tores de 10mm espacés de 30cm
Donc les barres comportent des crochets.
7-4 Bilan :
La semelle : a (m) b(m) B (m) A (m)
Les armatures :
0,64 0.9 2.5 1.6
HA10 espacement e=20 cm HA10 espacement e=30cm
89
8-1 Généralités sur les assemblages : 8-1-1
Rôle des assemblages
La possibilité d’assemblage est l’une des plus grand avantages de la construction métallique, En effet, la technologie d’assemblage facilite le stockage et le transport des pièces, elle assure une rapidité de réalisation des constructions métalliques par rapport au constructions en béton, et elle favorise également l’entretien des pièces et le contrôle. Pour cette raison l’assemblage constitue un pilier pour les ouvrages en construction métallique vu son aptitude à réduire les dimensions et il permet de donner l’occasion à l’ingénieur de structures pour concevoir en minimisant ses contraintes.
8-1-2
Types d’assemblages.
On peut classer les assemblages selon leur nature :
Assemblages souples : dans les lesquelles on permet un certain déplacement et on utilise souvent des boulons normaux pour ne pas rigidifier les nœuds. Assemblages rigides : dans lesquelles on veut faire des encastrements et on utilise soit des boulons BHR ou bien la soudure.
Ou selon le lieu de réalisation :
Assemblges d’telier : ce sont des assemblages faites en atelier par soudure afin d’assurer une bonne qualité de cordon, en effet, dans les ateliers on évite le refroidissement rapide des cordons de soudure en évitant le courant d’air et en assurant une température un peu plus élevé que celle du chantier. Assemblages de chantier : sont généralement effectués par des boulons normaux ou des BHR.
Dans ce chapitre on va traiter les différents assemblages de notre projet à savoir, la fixation des pannes sur les traverses, l’assemblage des traverses avec les poteaux et finalement la liaison des poteaux avec les semelles. On choisira à chaque fois le type d’assemblage convenable à la situation.
8-2 Assemblages pannes-traverses : L’échantignolle est un dispositif de fixation permettant d’attacher les pannes à la traverse Le principal effort de résistance de l’échantignolle est le moment de renversement dû au chargement (surtout sous l’action de soulèvement du vent).
Prédimensionnement :
L'excentrement "t" est limité par la condition suivante:
Pour notre IPE160 : b = 8.2 cm, h = 16 cm, donc :
8.2≤
On prend : t = 12 cm.
Calcul de sollicitation :
La pression de soulèvement repris par l’échantignolle est :
+ .
=-
/
l’effort résultant appliqué sur celle - ci est égale à: = 217.7 × = 1306.2 Le moment du renversement :
=
× = 5 .74
Dimensionnement :
.
On doit donc vérifier que :
91
≤ 2.3
Avec a : l’épaisseur de la traverse a= 22 cm Ainsi , l’épaisseur de l’échantignolle e doit vérifier :
Soit e> 1.348 cm on prend donc e= 15mm
Clcul de l’ssemblge
On adopte pour l’attache des pannes un échantignolle d’épaisseur longueur avec des boulons .
et de
Puisque la pente de la toiture est faible. Donc les boulons (A) travaillent seulement en traction (en cas de soulèvement de la toiture) et les boulons (B) vont être cisaillés.
BOULON (A) : Le règlement E3 recommande de vérifier le poinçonnement de l’échantignole et la traction des boulons soit :
{
(d : diamètre moyen de la tête du boulon et t : épaisseur de l’échantignole)
BOULON (B) :
Il faut vérifier le cisaillement des boulons soit :
Le reste des ssemblges ser effectu l’ide du logiciel ROBOT
8-3 Assemblages traverses-traverses : 8-2-1 Conception de l’assemblage L’assemblage traverse-traverse est réalisé en deux étapes: En atelier : soudure des platines sur les traverses. Sur chantier : Assemblage des platines par boulonnage
Les sollicitations à transmettre par l’assemblage sont Un effort normal N Un Effort tranchant T Un moment fléchissant M
Une platine sera donc soudée sur l’extrémité de chaque traverse et puis l’assemblage en chantier sera fait avec des boulons BHR.
8-2-2 Dimensionnement de l’assemblage La vérification avec le logiciel robot donnes les résultats suivants :
93
8-4 Assemblages poteaux-traverses : 8-3-1 Conception de l’assemblage. L’assemblage poteau-traverse sera fait de la même façon que l’assemblage traversetraverse en ajoutant des raidisseurs pour les poteaux afin d’éviter le déversement des semelles du poteau Le logiciel donnes le choix d’assembler avec raidisseurs pour les poteaux.
8-3-2 Dimensionnement de l’assemblage. La vérification de l’assemblage avec le logiciel robot donnes les résultats suivants :
8-5 Assemblages poteaux-fondations : 8-4-1 Conception de l’assemblage L’assemblage sera effectué à l’aide d’une platine soudée sur la base du poteau, cette platine sera scellée dans une dalle de béton (une bêche assure un bon maintien) Les dimensions en plan sont à tirer du fait que la contrainte transmise au massif de fondation ne doit pas dépasser la contrainte admissible. L’épaisseur doit conférer à la plaque une rigidité suffisante pour ne pas se rompre sous l’effet des sollicitations appliques.
95
Dans le cas d’utilisation des ancrages on est obligé de vérifier la liaison Acier béton suivant les règles du BAEL Il existe des formules de bonne pratique pour vérifier la liaison pour un effort normal N donné d1 est la plus petite distance de la tige d une autre tige de scellement. La tige de scellement est une barre lisse de diamètre Ø comportant une partie droite de longueur l1 prolongée par un crochet à 180° de rayon r puis par une nouvelle partie droite.
8-4-2 Dimensionnement de l’assemblage La vérification avec le logiciel robot donnes les résultats suivants :
9-1 Protection contre les incendies La protection contre les incendies comprend toutes les mesures préventives qui empêchent un incendie et la propagation du feu et de la fumée et qui permettent lors d’un incendie le sauvetage des personnes et des animaux ainsi qu’une lutte anti-incendie efficace. La protection des personnes est au premier plan. Elle comprend dans le détail les mesures suivantes: Evacuation de la fumée et de la chaleur A part le feu, la mise en danger par la fumée ne doit pas être sous-estimée. Elle occasionne en cas d’incendie la plupart des victimes et engendre des dégâts matériels et des coûts d’interruption de l’exploitation considérables. Pour la protection des personnes, des mesures permettant l’évacuation rapide de la fumée peuvent être déterminant. A cet effet, il faut prévoir dans le toit et les parois des installations pour l’évacuation de la fumée qui s’ouvrent de manière indépendante en cas d’incendie. Elles doivent être distribuées régulièrement sur la surface de base de la halle. En plus des chicanes antifumée et thermiques dans les plafonds et le toit délimitent la propagation des fumées chaudes et garantissent pour une certaine durée une couche sans f umée suffisante au-dessus du sol. Chemins de fuite et de sauvetage Les chemins de fuite permettent en cas d’incendie une fuite rapide et sûre, de chaque point de la halle, vers l’extérieur ou une zone sécurisée. Le nombre, la disposition, la forme et les dimensions des chemins de fuite sont réglés dans les prescriptions des autorités. Accessibilité Les mesures et les dispositifs qui concernent la pénétration des sauveteurs dans le bâtiment font aussi parti de la protection des personnes. En font partie les accès pour les véhicules de sauvetage et de pompier de même que les chemins de fuite comme entrée ainsi que d’autres ouvertures qui permettent la pénétration dans le bâtiment. Compartiments coupe-feu Pour réduire les dégâts provoqués par un incendie on prévoit des compartiments coupe-feu. La grandeur des compartiments coupe-feu est réglée dans les prescriptions des autorités. Des mesures spéciales telles que des installations d’extinction automatique à eau (sprinkler) permettent des compartiments coupe-feu plus importants.
97
Instlltions d’extinction
Des installations de détection d’incendie servent à une rapide et efficace intervention des pompiers. Des hydrantes et des réservoirs d’eau accessibles par les pompiers sont les conditions préalables pour une lutte efficace contre l’incendie. Les installations d’extinction automatique à eau (sprinkler) font partie, entre autres, des installations automatiques efficaces d’extinction. Mesures de protection constructives Les parois, les treillis, les pannes et les piliers forment la partie portante et le raidissement de la construction d’un bâtiment. Leur stabilité doit aussi être donnée lors d’un incendie pour la durée des mesur es d’extinction et de sauvetage pour tenir le risque de blessure des forces d’intervention au plus bas. La mesure de protection constructive la plus courante est l’enrobage des éléments en acier, soit directement, soit en laissant un espace, utilisable pour placer les conduites. Une autre solution rationnelle et répandue consiste en l’utilisation de constructions mixtes où les poteaux et les poutres sont partiellement ou entièrement remplis de béton. Souvent, les poteaux en acier sont entourés d’un manteau en acier qui sert de coffrage pour le béton. Le béton de remplissage protège le profilé intérieur contre un échauffement excessif et peut contribuer à la reprise des charges. Si, au contraire, on remplit de béton un poteau en tube d’acier, sous l’effet d’un incendie, un déplacement des charges se produira et ce sera le noyau en béton qui reprendra la fonction du poteau.
9-2 Protection contre la corrosion Dans la construction métallique les éléments de construction ne doivent pas seulement résister aux efforts mécaniques, mais aussi à la corrosion. L’acier n’est pas menacé par la corrosion si l’humidité relative de l’air est inférieure à 60%. Pour une humidité de l’air supérieure, l’acier doit être protégé contre la corrosion. La protection anticorrosive de l’acier s’effectue avec des revêtements ou des films de protection métallique ou la combinaison des deux (système duplex). Protection contre la corrosion sur mesure La protection anticorrosive sur mesure fait partie de la construction économique, il faut cependant tenir compte des expositions à la corrosion et des conditions climatiques ainsi que du genre et de la durée d’utilisation. Dès la conception de la structure, il faut veiller à ce que la construction soit conçue conformément à la protection anti corrosive, de manière à ce qu'aucune matière corrosive, p. ex. saleté, sels, solutions agressives, eau etc. ne puisse se déposer sur les surfaces. Les surfaces de la construction métallique soumises à la corrosion doivent être le plus petit possible et peu structurées. Tous les éléments métalliques doivent être abordables ou accessibles pour permettre l’exécution, le contrôle et la réparation de la protection anticorrosive. Ainsi, des éléments métalliques non accessibles sont à protéger plus durablement que ceux qui sont accessibles. Les locaux intérieurs chauffés et secs nécessitent en général qu’une protection légère ou
aucune protection. Les éléments de construction creux ne nécessitent, en règle générale, pas de protection anticorrosive intérieure s’ils sont fermés hermétiquement. Revêtements Revêtement est le terme général pour une ou plusieurs couches cohérentes de pigments et de liants (en général minéral) sur la surface de l’acier. On différencie les couches de bases, intermédiaires et de finition. Pour atteindre l’adhérence et la durabilité nécessaire du revêtement, la surface en acier doit être nettoyée et rendue rugueuse. Ceci comprend l’élimination d’anciennes couches étrangères (salissure, poussière, huile ou restes d’anciens revêtements) et de couches propres au système (résidus de laminage, rouille) p. ex. par sablage, brossage ou ponçage. La durabilité du revêtement dépend fortement du soin apporté à la préparation soignée de la surface. Après la préparation de la surface, la couche de base est appliquée le plus rapidement possible pour éviter une nouvelle pollution. Elle protège de la corrosion et sert de couche d’accrochage pour les couches suivantes. De plus en plus les éléments métalliques reçoivent une préparation de la surface et une couche de base avant la fabrication dans l’atelier de constructions métalliques, qui servent de protection anticorrosive temporaire. A part les revêtements mouillés, utilisés traditionnellement en construction métallique, il existe aussi la possibilité d’utiliser des systèmes de revêtements par poudre. Films de protection métalliques Film est le terme général pour une ou plusieurs couches de métal sur une surface en acier. Le film le plus usité dans la construction métallique est la galvanisation à chaud. La préparation de surfaces comprend (si nécessaire) le dégraissage et l’élimination de la rouille et des résidus de laminage dans des bains décapants ainsi qu’un traitement des flux de brasage. La galvanisation à chaud s’effectue dans des bains de zinc à une température d’environ 450 °C. Sur la surface se forme une couche d’alliage de fer -zinc avec par-dessus une couche de zinc pur. La couche de zinc à une épaisseur d’environ 0,05 à 0,15 mm en fonction de l’épaisseur du matériau et du type d’acier. La composition chimique de l’acier, spécialement la teneur en silice, à une grande importance sur le résultat de la galvanisation à chaud. Pour cette raison, il est indiqué lors de la commande de l’acier de spécifier qu’il sera galvanisé. Une attention Spéciale est à vouer à une protection anticorrosive et une galvanisation à chaud adaptées à la construction. Font partie entre autres: • La construction des nervures, des tôles des noeuds, des tôles d’angles doit permettre l’écoulement du zinc en fusion. • Eviter les cavités; si ce n’est pas possible, prévoir de grandes ouvertures pour une bonne ventilation et un bon afflux et écoulement du zinc en fusion. • Construire et fabr iquer avec peu de tensions pour éviter les déformations dans le bain de zinc. Revêtements sur des éléments galvanisés (systèmes duplex) En plus du zingage, les éléments de construction peuvent être pourvus d’un revêtement. A côté de l’effet décoratif, ce type de revêtement prolonge considérablement la 99
durabilité du zingage (effet de synergie). L’entretien et le renouvellement de la protection de surface sont fortement simplifiés, la couche de zinc étant, en règle générale, entièrement conservée. Cela a avant tout de l’importance pour des éléments de construction soumis aux intempéries.
