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Téléchargez un PDF complet et appliqué sur la construction métallique : idéal pour étudiants et pros du génie civil.
La construction métallique occupe une place essentielle dans le génie civil moderne. Que ce soit pour des bâtiments industriels, des ponts, des tours de communication ou des structures offshore, l’acier offre une combinaison unique de résistance, de légèreté et de flexibilité architecturale. Ce cours complet de construction métallique,
élaboré par l’École Nationale d’Ingénieurs de Tunis, vous propose une immersion approfondie dans les principes de conception, les normes en vigueur, les matériaux utilisés et les méthodes de calcul propres à ce domaine.
Domaines d’application de la construction métallique
L’acier est utilisé dans une multitude de secteurs grâce à ses propriétés mécaniques exceptionnelles :
Bâtiments industriels : grands volumes, hauteurs et portées importantes, présence de ponts roulants.
Couvertures de grandes portées : stades, hangars, aéroports, centres commerciaux.
Ossatures de bâtiments multi-étages : immeubles de bureaux, logements collectifs.
Ponts et passerelles : structures en arc, suspendues, à haubans, ou à poutres.
Tours et mâts : pylônes électriques, antennes de télécommunication.
Réservoirs et silos : stockage de liquides, céréales, produits industriels.
Structures offshore : plates-formes pétrolières, éoliennes en mer.
Équipements mobiles : grues, chariots élévateurs, ponts roulants.
Chaque application exploite les avantages spécifiques de l’acier : modularité, rapidité de montage, et capacité à franchir de grandes distances sans appuis intermédiaires.
Avantages et inconvénients de l’acier
Avantages :
Légèreté : rapport résistance/poids élevé.
Solidité et homogénéité : comportement mécanique prévisible.
Résistance mécanique : bonnes performances en traction et compression.
Ductilité : capacité à absorber les déformations (avantage parasismique).
Industrialisation : fabrication en atelier, montage rapide sur site.
Imperméabilité : adapté aux réservoirs et structures exposées aux fluides.
Flexibilité architecturale : formes libres, audacieuses et esthétiques.
Modifications faciles : adaptation, extension ou renforcement aisés.
Inconvénients :
Sensibilité à la corrosion : nécessite des protections (peinture, galvanisation).
Mauvaise tenue au feu : perte de résistance dès 200°C, nécessité de protection incendie.
Risques d’instabilité : flambement, déversement, voilement (liés à l’élancement des profils).
Le matériau acier : fabrication et caractéristiques
L’acier est un alliage de fer et de carbone (0,1% à 1%), additionné d’éléments d’alliage (manganèse, silicium, etc.). Il est produit par laminage à chaud ou à froid, étirage ou tréfilage.
Produits sidérurgiques courants :
Produits longs : poutrelles (IPE, IPN, HEA, HEB), cornières, plats, ronds, carrés.
Produits plats : tôles, plaques, tôles nervurées, profils creux, profils minces.
Comportement mécanique :
Le diagramme contrainte-déformation de l’acier présente quatre phases :
Domaine élastique (loi de Hooke : σ = E.ε)
Palier d’écoulement plastique
Écrouissage
Striction et rupture
Les principales nuances d’acier de construction sont :
S235 (fy = 235 MPa)
S275 (fy = 275 MPa)
S355 (fy = 355 MPa)
Caractéristiques physiques :
Module d’élasticité : E = 210 000 MPa
Coefficient de Poisson : ν = 0,3
Module de cisaillement : G ≈ 80 000 MPa
Coefficient de dilatation thermique : α = 12×10⁻⁶/°C
Règles de conception : les Eurocodes
La conception des structures métalliques est régie par les Eurocodes, en particulier :
EC 0 : Bases de calcul des structures
EC 1 : Actions sur les structures
EC 3 : Conception des structures en acier
EC 4 : Structures mixtes acier-béton
EC 8 : Règles parasismiques
États limites :
ELU (État Limite Ultime) : rupture, instabilité, perte d’équilibre
ELS (État Limite de Service) : déformations excessives, vibrations, fissuration
Combinaisons d’actions :
ELU : 1,35G + 1,5Q
ELS : G + Q (combinaison rare), G + ψ₁Q (fréquente), G + ψ₂Q (quasi permanente)
Phénomènes d’instabilité en construction métallique
Les structures en acier sont sensibles à plusieurs types d’instabilités :
Flambement : perte de stabilité des éléments comprimés
Déversement : instabilité latérale-torsionale des poutres
Voilement : instabilité locale des parois minces comprimées
Classification des sections :
Classe 1 : rotule plastique, grande ductilité
Classe 2 : capacité plastique mais rotation limitée
Classe 3 : résistance élastique seulement
Classe 4 : voilement local avant la limite élastique
La classification dépend du rapport largeur/épaisseur des parois et de la distribution des contraintes.
Calcul des sections efficaces (classe 4)
Pour les sections de classe 4, on utilise une section efficace réduite pour tenir compte du voilement local. La procédure comprend :
Détermination des largeurs efficaces des parois
Calcul des caractéristiques géométriques réduites (aire, inertie)
Vérification des contraintes sur la section efficace
Exemples pratiques et applications
Le cours inclut des exercices applicatifs pour :
Classer une section (IPE, HEA, PRS)
Calculer une section efficace
Vérifier une poutre en flexion simple ou composée
Dimensionner un poteau au flambement
Télécharger le cours complet de construction métallique
Téléchargez notre cours et guide de construction métallique – PDF complet et appliqué, conçu pour les étudiants, ingénieurs et techniciens du BTP. Ce document richement illustré couvre les bases de la conception, du calcul et de l’assemblage des structures métalliques. Il inclut des exemples concrets, des schémas techniques, et des explications claires sur les profilés, les liaisons, les normes et les protections anticorrosion. Un outil pédagogique indispensable pour maîtriser les principes de la charpente métallique et réussir vos projets de construction.
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Liens Utiles : Maîtrise de la Charpente Métallique et de la Construction en Acier
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Guides Complets et Cours Théoriques
Tout comprendre sur la structure métallique Ce guide complet, disponible en format PDF, est une introduction détaillée aux structures métalliques. Il aborde la terminologie, les différents types de poutres et de dalles, ainsi que les méthodes d’assemblage. C’est une ressource indispensable pour une vue d’ensemble de la conception en acier.
Résumé de cours de charpente métallique Ce résumé de cours aborde les notions clés de la conception et du calcul des charpentes métalliques. Il couvre les risques liés au flambement et au déversement, et explique comment ces phénomènes affectent la stabilité des pièces en traction et en compression. Un excellent document pour réviser les principes de base.
Cours de charpente métallique en PDF Ce cours fournit une introduction complète à l’utilisation de l’acier dans la construction. Il couvre l’élaboration du matériau, ses propriétés, le vocabulaire technique de la construction métallique, ainsi que les méthodes de calcul des actions climatiques (vent, neige) sur la structure.
Calcul et Dimensionnement des Structures en Acier
Bases de calcul et dimensionnement d’une charpente métallique Ce document PDF se concentre sur les fondements du calcul et du dimensionnement d’une charpente métallique selon l’Eurocode 3. Il détaille le comportement de l’acier, les charges à considérer et les vérifications de la résistance des éléments, incluant les assemblages boulonnés et soudés.
Cours de charpente métallique, un fascicule pratique Ce fascicule pédagogique est un support d’initiation et de familiarisation avec le calcul des constructions métalliques. Il couvre les généralités, la sécurité, les assemblages et le calcul des pièces sollicitées en traction et en flexion, constituant un guide pratique pour les étudiants en génie civil.
Applications Spécifiques
L’enveloppe du bâtiment en charpentes métalliques Ce PDF explore le rôle de la charpente métallique dans la construction de l’enveloppe des bâtiments. Il présente les composants tels que les portiques, les fermes et les pannes, et aborde les critères de stabilité et de résistance au feu pour ces structures.
Conclusion
La construction métallique allie performance technique, rapidité de mise en œuvre et potentiel architectural. Maîtriser les principes de conception, les normes et les méthodes de calcul est essentiel pour tout ingénieur ou technicien du BTP. Ce cours vous offre les bases solides et les outils nécessaires pour concevoir, dimensionner et réaliser des structures métalliques sûres, durables et économiques.
