CALCUL DES STRUCTURES METALLIQUES

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1 CALCUL DES STRUCTURES METALLIQUES Soumises aux sollicitations simples A l usage des Licences professionnelles Par: Kossi Bollanigni AMEY Docteur-ingénieur Génie Civil Enseignant-Chercheur à l Ecole Nationale Supérieure des Ingénieurs (ENSI) de l Université de Lomé (UL) du Togo Enseignant-Chercheur à l Institut Universitaire de Formation Technique (FORMATEC) de Lomé Togo E_mail ameykoss3@yahoo.fr BP Lomé Togo

2 PREFACE Ce document de cours de «calcul des structures métalliques soumises aux sollicitations simples» est rédigé pour les étudiants en Licence Professionnelle et pour les professionnels du métier de génie civil. Le document fait ressortir trois grandes parties : La première partie est composée des trois premiers chapitres (chapitres 1 à 3). Nous y avons regroupé les notions générales nécessaires à la conception et au dimensionnement des ouvrages métalliques. Ces trois chapitres sont : Notions générales sur les structures métalliques Actions et leurs combinaisons Equation de base de calcul des structures métalliques La deuxième partie est faite de cinq (5) chapitres (chapitre 4 au chapitre 7). Chacun de ces chapitres donne la justification des sections métalliques en fonction des sollicitations auxquelles les corps sont soumis. Nous n avons traité que les corps simples soumis aux sollicitations simples. Ces cinq (5) chapitres sont : Calcul des couvertures et bardages Calcul des pannes et lisses bardages Calcul des portiques avec ferme treillis Calcul des assemblages Calcul des éléments divers La troisième partie de ce document, qui comporte le chapitre 9, présente : Les caractéristiques de quelques profilés les plus utilisés Quelques abaques de calcul de moment et flèche. L Auteur K. B. AMEY Dr. Ing. Génie Civil

3 Chapitre 1 NOTIONS GENERALES SUR LES STRUCTURES METALLIQUES TABLE DES MATIERES 1- MATERIAUX ACIERS : NUANCES 1-1 Composition 1-2 Convention d écriture des nuances d aciers 1-3 Domaine d utilisation des aciers 1-4 Caractéristiques des aciers utilisables en structure métallique 2- CARACTERISTIQUES DES ACIERS 2-1 Propriétés mécaniques 2-2 Propriétés minéralogiques 2-3 Propriétés physiques 3- AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES STRUCTURES METALLIQUES PAR RAPPORT AUX STRUCTURES BETON ARME 3-1 Avantages 3-2 Inconvénients 4 - PRODUITS SIDERURGIQUES FRANÇAIS 5-1 Produits classiques 5-2 Autres produits Chapitre 2 ACTIONS ET LEURS COMBINAISONS 1- GENERALITES 2 - ACTIONS PERMANENTES : G 3- ACTIONS VARIABLES 3 1 La charge d exploitation ou éventuellement de montage, d épreuve et d essai : Q 3-2 Les charges climatiques : Effet du vent Définitions Pression dynamique du vent : Wo Pression dynamique normale (Wn) et extrême (We) Modification de la pression dynamique de base : Wr Action résultante sur une paroi 3-3 Effet de la température : T 4- ACTIONS ACCIDENTELLES EVENTUELLES : FA 5 - COMBINAISON DES ACTIONS

4 Chapitre 3 EQUATIONS DE BASE DE CALCUL DES STRUCTURES METALLIQUES 1- PRINCIPE DE CALCUL DES STRUCTURES METALLIQUES 2- RESISTANCE DES SECTIONS 5-1 Résistance des sections en élasticité 5-2 Résistance des sections en plasticité 3- FLAMBEMENT SIMPLE 2-1 Poutre bi articulée : Théorème d Euler 2-2 Poutres autres que bi articulées 2-3 Généralisation 4- DEVERSEMENT 3-1 Définition 3-2 Equation du moment critique : cas des poutres rectangulaires 5- VOILEMENT Chapitre 4 CALCUL DES COUVERTURES ET BARDAGES 1- TERMINOLOGIE 2- COUVERTURES 2-1 Généralités Catégories de couvertures Couvertures au Togo Caractéristiques des couvertures Couvertures en plaques amiante-ciment ou en fibrociment Couvertures en bacs aciers nervurées 2-2 Calcul des couvertures 2-3 Mise en œuvre des couvertures Les principaux points à vérifier Chéneau et tuyaux de descente Mode de fixation 3- BARDAGES 3-1 Généralités 3-2 Calcul des bardages 3-3 Mise en œuvre des bardages Support et fixation du bardage Recouvrement des bardages

5 Chapitre 5 CALCUL DES PANNES ET LISSES BARDAGES 1- TERMINOLOGIE 2- CALCUL DES PANNES 2-1 Généralités 2-2 Détermination des charges 2-3 Calcul des sollicitations et flèches Charges réparties sur travées égales Autres cas de chargements 2-4 Calcul du profilé en élasticité 2-5 Vérification de l action du vent 3- CALCUL DES LISSES BARDAGES 3-1 Généralités 3-2 Détermination des efforts 3-3 Calcul des sollicitations 3-4 Vérifications Chapitre 6 CALCUL DES PORTIQUES AVEC FERME TREILLIS 1- CONCEPTION TECHNOLOGIQUE 1-1 Forme de structures métalliques 1-2 Hypothèses 2- CALCUL DES SOLLICITATIONS 3- VERIFICATION DE LA FERME 3-1 Vérification des contraintes de traction des barres tendues 3-2 Vérification des contraintes de compression (flambement) des barres comprimées 3-3 Vérification de la flèche des fermes Chapitre 7 CALCUL DES ASSEMBLAGES 1- GENERALITES 1-1 Rôle des assemblages 1-2 Fonctionnement des assemblages 1-3 Précautions de construction 1-4 Observations 2- ASSEMBLAGE PAR BOULONS 2-1 Généralités sur les boulons 2-2 Assemblage par boulon ordinaire Généralités sur les boulons ordinaires Calcul des boulons

6 2-3 Assemblage par boulons à Haute Résistance (HR) Généralités sur les boulons à HR Calcul des boulons 2-4 Dispositions constructives Perçage des trous Conditions sur les distances entre boulons Conditions sur les épaisseurs des pièces 3- ASSEMBLAGE PAR SOUDURE 3-1 Généralités 3-2 Dispositions constructives 3-3 Calcul des cordons de soudure Soudure bout à bout Soudure d angle Chapitre 8 CALCUL DES ELEMENTS DIVERS 1- CALCUL DES POTEAUX 1-1 Vérification de la flèche 1-2 Vérification de contraintes 2- CALCUL DES POUTRES A AME PLEINE 2-1 Calcul des sollicitations 2-2 Vérification des contraintes et flèches 3- CALCUL DES GOUSSETS 4 - CALCUL DES LIERNES Chapitre 9 CARACTERISTIQUES DE QUELQUES PROFILES ET ABAQUES DE CALCUL DE MOMENT ET DEFORMATION. 1- CARACTERISTIQUES DE QUELQUES PROFILES LES PLUS UTILISES 2- ABAQUES DES MOMENTS ET DEFORMATIONS DE QUELQUES STRUCTURES