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8/10/2019 exposer CHARPENTE METALIQUE.docx

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CHARPENTE METALIQUE

SOMMAIRE

- PHASE I -

I.

INTRODUCTION............................................03

II. PRESENTATION DU PROJET.............................05

OBJET DETUDE......................................05

CONCEPTION STRUCTURALE.....................14

III. EVALUATION DES CHARGES..........................29

ACTION ET COMBINAISONS DACTIONS......29

ESTIMATION DES CHARGES......................32

IV. APPLICATION DU LOGICIEL PORTAL .........36

V. BIBLIOGRAPHIE...........................................50


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CHARPENTE METALIQUE

DESIGNATION NOTATION VALEUR UNITE

Masse volumique 7850 daN/ m3

Module dlasticit

longitudinale (de

Young)

Ea 210 000 c

module dlasticit

transversale

(de cisaillement)

G 81000 N/mm

Coefficient de

poisson

0.3 -

coefficient dedilatation thermique

a 12.10-6 C-1

c)

Caractristiques mcaniques :Ce sont les caractristiques les plus importantes pour lingnieur de structure

lors de ses travaux de conception et de calcul de scurit de louvrage vis--vis

des actions aux quelles il est sujet. Parmi les caractristiques mcaniques des

aciers, les plus couramment utilises pour une application dans la construction

mtallique, nous citons ici :

Limite dlasticit :

Dsigne par Reou e dans le rglement franais CM66 ou dans lEurocode 3.

Son unit de mesure est le N/mm ou Mpa

Cest la plus grande force (applique par unit de section initiale) au -del de

laquelle le mtal conserve une dformation permanente, cest--dire la limite de

conservation de sa gomtrie. Elle sert au calcul la contrainte des lments

travaillant la flexion, au cisaillement, au flambement


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Rsistance la tr action (r upture) :

Dsigne par Rrou rou dans lEurocode 3. Sonunit de mesure est aussi le

N/mm ou MPa.Cest la plus grande force (applique par unit de section initiale) que le mtal

peut supporter en traction avant la rupture. Elle sert au calcul de fatigue.

Al longement ruptur e : A en %

Not aussi lim, cest lallongement relatif limite de lprouvette dessai

exprim en % de la longueur initiale, cest--dire lallongement maximal tolrable

avant la rupture.

Les rgles (CM66)prescrivent A 20 %

Module dlasticit longitudinale(module de Young):

E en N/mm

Exprimant la rigidit du mtal, cest le facteur de proportion entre la contrainte F

applique une barre et lallongement relatif de cette barre dans le domaine

lastique.

Essais mcaniques des aciers :

On distingue deux catgories dessais pouvant tre conduits pour la recherche

des caractristiques mcaniques de lacier de construction : les essais destructifs et les

essais non destructifs.

Essais destructi fs :

Les essais destructifs nous renseignent sur les qualits mcaniques des aciers. Il

existe plusieurs types dessais, notamment.

Essai de traction:

Cet essai est de loin le plus important et le plus utile pour le concepteur en gnie

civil et pour le contrleur de fabrication. Il permet la dtermination des proprits de

lacier citprcdemment : e,r,A et E.


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Selon la norme NFA03, lessai de traction est pratiqu sur une prouvette

cylindrique, ou autres formes gomtriques, soumise un effort de traction

progressivement croissant, allant de zro leffort de rupture. Un enregistrement

graphique mesure lallongement de lprouvette enfonction de leffort.

Essai normalis de traction: prouvette compose de deux ttes et dune zone

rduite. Adroite, des graphes modles de

= P/Aen fonction de = l / l

Diagrammes contraints -dformations dacier doux


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OP: plage dlasticit avec = E. , proportionnalit entre dformation et contrainte,

cest la loi de Hooke.

Nuance:La notion de nuance ou catgorie (grade steel) pour les aciers dusage gnral

de construction mtallique est dfinie partir de la valeur de lune de ses

caractristiques mcaniques de base : cestla limite dlasticit.

Pr incipe de dsignation:

La lettre S est suivie dun nombre dsignant la valeur minimale spcifie de la

limite dlasticit.

Par exemple la nuance S 355reprsente un acier dont la valeur minimale de la

limite dlasticitest 355 N/mm(ou MPa).A lintrieur de ces nuances, est dfini un

certain nombre de qualits qui offrent des garanties supplmentaires contre des

risques particuliers lis la mise en uvreou lexploitation.

Les normes europennes donnent les nuances suivantes :

S 235 - S275 - S 355 - S 420 - S 460Le choix de la nuance sera effectu en fonction de la conception des

assemblages et des conditions de service du btiment.

Dans la construction de btiments, les conditions de faibles dformations

(flches limites pour lexploitation) et celles lies aux instabilits (flambement ou

voilement dlments) conduisent employer couramment lacier doux de nuance

S 235, facilement soudable.

d)CARACTRESTIQUE GEOMETRIQUE :

Dune manire gnrale, le hangar de notre expos est compos de plancher ou

toiture et des portiques, qui constituent lossature principale des btiments, sont

compos aussi des traverses qui supportent les pannes, et des poteaux qui supportent

les traverses.


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TABLEAUX DES DONNEES :

Donne symbole unit valeur

1 Porte L m 15

2 Hauteur sous toit H m 8

3 Pente de toiture p % 8

4 Espacement entre 2 portiques B m 8

5Nombre de trave dans le sens

longitudinaln1 7

6 Longueur de jarret Lh m 0.9

7 Hauteur de lacrotre Lp m 0.6

8 Base de poteau base articulation

9Nombre dappuis latraux pour

traversen2 3

1

0Nombre dappuis latraux pour poteau n3 1

1

1Nuance dacier nua S275

1

2

Isolation thermique exige isoth non

1

3Situation gographique ville Naama

1

4Vent

Zone ZV II

Pression de rfrence qref N/m2 470

1

5Neige

Zone ZN C

Charge de rfrence Sk kN/m2 0.3438

Altitude alt m 1085

-Valeur limites des dplacements horizontal au sommet de poteau = H/150.

- flche sous fatage = L/200.


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e)CONCEPTION STRUCTURALE:

1)

COVERTURES :

Les couvertures quipant la grande majorit des btiments mtallique, dispositif

tanche aux prcipitations atmosphriques recouvrant la partie suprieur des

btiments. Dans le domaine construction mtallique on distingue essentiellement

02 type sont :

Les couvertures en plaques ondules damiante-ciment, destines

gnralement aux constructions de bacs de gamme (hangars agricoles, dpts,...).

Les couvertures en bacs aciers nervurs (ventuellement aluminium), plusonreuses, mais prsentant de multiples avantages, qui font de ce couverture le plus

rpandu. On distingue principalement 03 type sont :

Couverture sche.

Couverture support dtanchit.

Couvertur e par panneaux sandwichs.

Dans notre exposer, on a choisi une couverture en panneaux sandwichs type

PromistylFeu 3005 T,dans ce type de couverture les composants (peau extrieure,

isolant, peau intrieure) sont pr assembls en atelier pour constituer des panneaux

monoblocs.

Ces panneaux prfabriqus sont composs de deux parements le plus souvent en

tle traite enserrant un isolant minral ou solidariss par une mousse de synthse

injecte, constituant lme isolant peut tre comprise entre (30 et 80mm).

Cest un type de couverture conomique de plaques dacier nervures, utilis

pour des pentes > 7.


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CARACTERISTIQUES DE LA PLAQUE

Masse en (kg/m) 17.70

Epaisseur de la mousse (mm) 60

Porte dutilisation en (m) 3.65


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2)PANNE:

Les pannes, qui ont pour fonction de supporter la couverture, sont disposes

paralllement la ligne de fatage, dans le plan des versants.

Disposes entraxes constants, elles sont jumeles au fatage (pannes fatires)

et peuvent tre renforces en rives pour reprendre des efforts horizontaux dus au

vent (panne sablires).

Leur porte correspond lentraxe des fermes (trave) et leur entraxe est

dterminer par la porte admissible des bacs de couverture.

Dans la majorit des cas, les pannes constitues de poutrelles lamines IPE,

elles peuvent tre galement ralises en profils minces (tle plies froid) , en

section de Z,U,.

Les pannes sont poses sur les fermes et assembles par boulonnage. Les appuis

sont considre libres et articuls. Pour viter leur glissement la pose ou leur

basculement, du fait de la pente des versants, elles sont assembles aux fermes par

lintermdiaire de pices en querre (chantignolles).

Les pannes sont soumises : des charges verticales (poids propre de la panne et

du complexe de couverture, neige,

charge accroches ventuelles),

dont la rsultante, ramene en

charge linique, n se dcompose

en une charge f parallle lme

de la panne et une charge t

perpendiculaire lme, quil

convient de bien prendre en

compte, afin dvitetout risque de dversement latral.

Et une charge oblique W, due au vent (pression ou succion), applique

perpendiculairement au versant, donc paralllement lme de la panne.


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Il conviendra donc de calculer, lors du dimensionnement dun profil de panne,

deux moments de flexion distincts, selon les deux plans principaux dinertie du

profil.

Pour notre projet, on adoptera des pannes de profil IPE 140avec les caractristiques

suivantes :

Dimensions :

caractristique de calcul :

Dsignation Profilh

(mm)

b

(mm)

tw

(mm)

tf

(mm)

r

(mm)

d

(mm)

P

Kg/m

A

cm

Pannes IPE 140 140 73 4.7 6.9 7 112.2 12.9 16.4

I y

(cm4)

Wely

(cm3)

iy

(cm)

Wply

(mm)

A vz

(cm)

I z

(cm4)

Welz

(cm3)

iy

(cm)

Wply

(cm3)

It

(cm4)

54120 77.32 5.74 88.34 7.64 44.92 12.31 1.65 19.25 2.45


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3) TRAVERSE:

Les traverses, sont les lments qui constituent avec les poteaux, les portiques

principaux des btiments, qui supportent les pannes et la couverture, Le choix

d'une traverse en acier constituent vrai parti constructif. Pour garantir l'objectif

d'un dlai d'excution court, il est indispensable, ds la conception.

Les IPEsont les profils les mieux adapts pour raliser une traverse.

Pour notre projet, on adoptera des traverses de profil IPE 600 (calculer par le

logiciel) avec les caractristiques suivantes :

Dimensions :

Caractristique de calcul :

Dsignation Profilh

(mm)

b

(mm)

tw

(mm)

tf

(mm)

r

(mm)

d

(mm)

P

Kg/m

A

cm

Pannes IPE 600 600 220 12 19 24 514 122 156

I y(cm4)

Wely(cm3)

iy(cm)

Wply(mm)

I z(cm4)

Welz(cm3)

iz(cm)

Wplz(cm3)

It(cm4)

92080 3069 24.30 3512 3387 307.9 4.66 485.6 165.4


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4)BARDAGES:

Les bardages, dont la fonction est le revtement des faades mis en place par

fixation mcanique, faade lgre une ou double peau avec isolant intgr. Les

diffrents procds de bardage rpondent des proprits appropries leur dans le

domaine dans tous les types de construction, en utilis les bardages en matriaux

mtallique qui distingue principalement 03 type sont :

bardage simple peau.

bardage double peau.

bardage par panneaux sandwichs.

On choisit un bardage en panneaux sandwichs type PromistylFeu 3005 T(le

mme type utiliser pour la couverture)

CARACTERISTIQUES DE LA PLAQUE

Epaisseur de la mousse (mm) 60

Masse en (kg/m) 13.09

Porte dutilisation en (m) 12.00


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5) LISSES:

Les lisses de bardage sont constitues de poutrelles (IPE, UAP) ou de profils

minces plis. Disposes horizontalement, elles sont portes par les poteaux de

portiques ou ventuellement sur des potelets intermdiaires. Lentraxe des lisses

est dtermin par la porte admissible des bacs de bardage.

Pour notre projet, on adoptera des lisses de profil IPE 160 avec les

caractristiques suivantes :

Dimension :


Dsignation Profilh

(mm)

b

(mm)

tw

(mm)

tf

(mm)

r

(mm)

d

(mm)

P

Kg/m

A

cm

LISSES IPE 160 160 82 5 7.4 9 127.2 15.8 20.1

I y

(cm4)

Wely

(cm3)

iy

(cm)

Wply

(mm)

A vz

(cm)

I z

(cm4)

Welz

(cm3)

iy

(cm)

Wply

(cm3)

It

(cm4)

869.3 108.7 6.58 123.9 9.66 68.31 16.66 1.84 26.10 3.6


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6) POTEAUX :

Un poteau est un lment structural supportant une ou plusieurs poutres. Selon la

conception des planchers et des poutres dtages, ces dernires peuvent tre situes

dans une direction, deux directions perpendiculaires ; ce qui est frquent dans une

ossature rgulire, ou dans plusieurs directions.

Les poteaux des ossatures nuds rigides et ceux des pales de stabilit subissent en

plus des efforts de compression dus aux charges horizontales (vent ou sisme).

Lorsque celles-ci changent de sens, se sont des efforts axiaux de traction qui

apparaissent.

Les poteaux d'une ossature mtallique sont destins transmettre les charges

verticales d'un plancher l'autre vers l'infrastructure ou les fondations et sont soumis

des contraintes axiales. Certains sont amens participer au contreventement et la

reprise des charges horizontales.

En gnral, un cheminement court pour la transmission des charges vers le sol grce

la rduction du nombre d'lments de construction contribue une conception

optimise de l'ossature. La position des poteaux est donc trs dterminante pour le

systme porteur et l'ensemble de l'ouvrage.

L'utilisation de poteaux de type IPE ou PRS est toutefois possible sous rserve de la

mise en place d'un maintien contre, en raison de ce critre, les sections des poteaux

moment d'inertie gaux sont les plus performants et les plus conomiques.

En effet, le flambement d'un profil variant suivant la direction du plan de

flambement, le dimensionnement des poteaux est conduit par la plus petite valeur de

rsistance.


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Liaison au niveau des Poteaux

Pieds de poteaux: La transmission des efforts des poteaux vers les fondations doit

tre correctement assure. Pour que les efforts concentrs dans de petites sections

soient rpartis sur la surface d'appui, on utilise des plaques d'assise. La pression ainsi

exerce sur le bton ne dpasse pas les limites des contraintes admissibles. Les

poteaux ne transmettant pas de moments de flexion aux fondations sont dits

pendulaires. Ils sont ancrs l'aide de boulons d'ancrages lgers traversant la plaque

d'assise.Afin de limiter le risque de corrosion, il convient de placer le pied de poteauau-dessus du niveau du sol extrieur fini. Selon la nature de l'assemblage raliser, on

distingue :

Ar ticulation :

C'est le type d'assemblage utilis de prfrence pour les constructions courantes de

btiments d'habitation. Plusieurs techniques existent pour raliser une articulation.

Encastrement

Les tiges filetes sont mises en place au moment du coulage du bton. Le poteau

est mis en place avec sa plaque d'assise quipe de quatre percements tous placs

l'extrieur de l'emprise du poteau. La plaque doit tre d'paisseur

suffisante.


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Une variante consiste placer des raidisseurs mais la premire solution est

globalement plus conomique : plus de matire, moins de travail en atelier.

Les H et les profils creux, ronds ou carrs, sont les produits sidrurgiques les

mieux adapts pour raliser un poteau.

Pour notre projet, on adoptera des poteaux de profil HEB 550 (calculer par le

logiciel), avec les caractristiques suivantes :

Dimension :


Dsignation Profil h

(mm)

b

(mm)

tw

(mm)

tf

(mm)

r

(mm)

d

(mm)

P

Kg/m

A

cm

POTEAUX HEB 550 500 300 14.5 28 27 390 187 238.6

Iy

(cm4)

Wely

(cm3)

iy

(cm)

Wply

(mm)

I z(cm4)

Welz

(cm3)

iz

(cm)

Wplz

(cm3)

It

(cm4

)

107200 4287 21.19 4815 12620 841.6 7.27 1292 538.4


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I. EVALUATION DES CHARGE

1)ACTION ET COMBINAISONS DACTIONS:

Une action est une force (charge) applique la structure (action directe) ou une

dformation impose (action indirecte), par exemple effet thermique ou dplacement

dappui la construction, on distingue :

les actions permanentes, notes par (G) :

poids propre des lments de la construction.

poids des quipements et accrochages fixes.

les actions variables, notes par (Q) :

Les charges dexploitation sont celles qui rsultent de lusage des locaux. Elles

correspondent aux mobilier, matriel, matires en dpt et aux personnes pour un

mode normal doccupation. Les valeurs des charges dexploitation comprennent

galement les quipements lgers tels que canalisations de distribution des fluides

mnagers, appareils sanitaires, radiateurs, appareils de chauffage individuels.

Elles ne comprennent pas les cloisons, plafond, sols et revtements, gaines et

conduits de fume, ni les appareils lourds. Ces lments sont pris en compte en

fonction de leurs caractristiques propres.

charges climatiques qui sont notes :

Wn pour le vent normale. / We pour le vent extrme.

Sn pour la neige normale. / Se pour la neige extrme.

- effets dus la temprature qui notes par (T)

CHARGE DE NEIGE :

Les rgles NV 99 dfinissent laction de la neige sur les constructions, ces

charges de neige dpendent :

De la rgion ou se situe la construction.

De laltitude du site.

De la forme de la toiture.

ACTION DE VENT :


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Les effets induits par l'action du vent sur un btiment varient selon son

implantation gographique.

L'action du vent dpend aussi de l'orientation, des dimensions et de la forme de ce

btiment ainsi que de la vitesse de l'coulement de l'air.

En pratique, on procde la dcomposition du btiment en parties lmentaires

(murs, toitures, acrotres, auvents, ...) afin de considrer les actions du vent sur

chacune de ses parties.

Surfaces au vent : exposes, elles sont soumises un coulement rgulier de l'air

qui se traduit par une pression.

Surfaces sous le vent : abrites ou parallles la direction du vent, elles sont

soumises un coulement turbulent qui se traduit par une dpression .L'action

exerce par le vent sur une partie d'ouvrage est donne en gnral par une pression

agissant perpendiculairement cette partie. Les normes NV99donnent des valeurs de

calcul qui couvrent la grande majorit des cas. Le cas chant, une tude en soufflerie

peut s'avrer ncessaire.

les actions accidentelles ventuelles, notes par (FA) :

Qui ne sont prendre en compte que dans le cas ou les documents du march les

prvoient explicitement. Il sagit dexplosions,dincendies,de chocs de vhicules, de

sismes.

La vrification des lments de la structure, pris individuellement, et de la structure

globalement, consiste sassurer que la stabilit sera garantie, sous toutes les

combinaisons dactions possibles, sans translation (ripage ou soulvement) ni rotation

(renversement ou pivotement).

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