de construction métallique

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1 sous la direction de Jean-Pierre Muzeau Manuel de construction métallique Extraits des Eurocodes à l usage des étudiants Afnor et Groupe Eyrolles, 2012 ISBN Afnor : ISBN Eyrolles :

2 Table des matières Avant-propos Avertissement Documents de référence Introduction Objet des normes Eurocodes Historique et avenir des normes Eurocodes Principes de calcul et vérifications Les états limites Liste des symboles Symboles utilisés dans l introduction et la partie A Eurocode Eurocode Poids volumiques, poids propres, charges d exploitation des bâtiments (EN ) Actions de la neige (EN ) Actions du vent (EN ) Symboles utilisés dans la partie B Symboles utilisés dans la partie C Partie A Eurocode 0 Bases de calcul Eurocode 1 Actions sur les structures Chapitre 1. Bases de calcul des structures Généralités Exigences... 35

3 2 Manuel de construction métallique 3. Principes du calcul aux états limites Les états limites ultimes ELU Les états limites de service ELS Variables de base Actions sur les structures Valeur caractéristique d une action Valeurs représentatives des actions variables Valeurs de calcul des actions Propriétés des matériaux Données géométriques Analyse structurale et dimensionnement assistés par l expérimentation Vérification par la méthode des coefficients partiels Vérifications et combinaisons d actions ELU Vérifications et combinaisons d actions ELS Annexe 1. Application pour les bâtiments A1.3 Combinaisons d actions ELU A1.4 Combinaisons d actions ELS Annexe 2. Tableau pratique Chapitre 2. Actions générales Généralités Domaine d application Références normatives Distinction entre principes et règles d application Termes et définitions Poids volumique apparent Angle de talus naturel Poids total autorisé en charge (PTAC) Éléments structuraux Éléments non structuraux Cloisons Cloisons mobiles Symboles Classification des actions Poids propre Charges d exploitation... 49

4 Table des matières 3 3. Situations de projet Généralités Charges permanentes Charges d exploitation Généralités Dispositions complémentaires pour les bâtiments Poids volumiques des matériaux de construction et des produits stockés Généralités Poids propre des constructions Représentation des actions Valeurs caractéristiques du poids propre Généralités Dispositions complémentaires pour les bâtiments Charges d exploitation dans les bâtiments Représentation des actions Dispositions des charges Planchers, poutres et toitures Poteaux et murs Valeurs caractéristiques des charges d exploitation Bâtiments résidentiels, sociaux, commerciaux ou administratifs Aires de stockage et locaux industriels Garages et aires de circulation accessibles aux véhicules Toitures Charges horizontales sur les garde-corps et les murs de séparation Annexe A. Tableaux des valeurs nominales des poids volumiques des matériaux de construction et des valeurs nominales des poids volumiques et des angles de talus naturel des matériaux stockés Chapitre 3. Actions de la neige sur les structures Généralités Domaine d application Termes et définitions Symboles et abréviations Classification des actions de la neige Situations de projet Charges de neige sur le sol... 62

5 4 Manuel de construction métallique 4.1 Valeurs caractéristiques Autres valeurs représentatives Charges de neige sur les toitures Nature de la charge Dispositions de charge Coefficients de forme pour les toitures Généralités Toitures à un seul versant Toitures à deux versants Toitures à versants multiples Toitures cylindriques Toitures attenant à des constructions plus élevées ou très proches d elles Effets locaux Généralités Accumulation au droit de saillies et d obstacles Chapitre 4. Actions du vent sur les structures Généralités Modélisation des actions du vent Nature Représentations des actions du vent Classification des actions du vent Valeurs caractéristiques Modèles Vitesse du vent et pression dynamique Base de calcul Valeurs de référence Vent moyen Variation avec la hauteur Rugosité du terrain Pression dynamique de pointe Actions du vent Généralités Pression aérodynamique sur les surfaces Forces exercées par le vent Coefficients de pression et de force Généralités... 82

6 Table des matières Choix du coefficient aérodynamique Coefficients de pression pour les bâtiments Généralités Murs verticaux des bâtiments à plan rectangulaire Toitures-terrasses Toitures à un seul versant Toitures à deux versants Toitures multiples (shed) Toitures en voûte Pression intérieure Toitures isolées Murs isolés, acrotères, clôtures et panneaux de signalisation Murs isolés et acrotères Coefficients de frottement Annexe 2. Lecture simplifiée de l article : «Pression intérieure» Partie b Eurocode 3 Calcul des structures en acier Chapitre 5. Règles générales et règles pour les bâtiments Généralités Domaine d application Domaine d application de l Eurocode Domaine d application de la partie Références normatives Normes de référence générales Normes de référence pour l acier de construction soudable Hypothèses Distinction entre principes et règles d application Termes et définitions Symboles Conventions pour les axes des barres Caractéristiques géométriques des sections droites Bases de calcul Exigences Exigences fondamentales Gestion de la fiabilité Durée de vie de calcul, durabilité et robustesse Principes de calcul aux états limites

7 6 Manuel de construction métallique 2.3 Variables de base Actions et influences de l environnement Propriétés des matériaux et produits Vérification par la méthode des coefficients partiels Valeurs de calcul des propriétés des matériaux Valeurs de calcul des données géométriques Résistances de calcul Vérification de l équilibre statique Calcul assisté par des essais Matériaux Généralités Acier de construction Propriétés des matériaux Exigences de ductilité Ténacité à la rupture Propriétés dans le sens de l épaisseur Tolérances Valeurs de calcul des propriétés de matériau Dispositifs d assemblage Fixations Produits d apport de soudage Autres produits préfabriqués utilisés dans les bâtiments Durabilité Analyse structurale Modélisation structurale en vue de l analyse Modélisation structurale et hypothèses fondamentales Modélisation des assemblages Interaction sol-structure Analyse globale Effets de la déformation géométrique de la structure Stabilité structurale des ossatures Imperfections Bases Imperfections pour l analyse globale des ossatures Imperfections pour l analyse des systèmes de contreventement Imperfections des éléments Méthodes d analyse prenant en compte les non-linéarités de comportement du matériau Généralités Analyse globale élastique Analyse globale plastique Classification des sections transversales

8 Table des matières Bases Classification Exigences relatives aux sections pour l analyse globale plastique États limites ultimes Généralités Résistances des sections transversales Généralités Propriétés des sections Traction Compression Moment fléchissant Cisaillement Torsion Flexion et cisaillement Flexion et effort normal Flexion, cisaillement et effort normal Résistance des barres aux instabilités Barres uniformes comprimées Barres uniformes fléchies Barres uniformes fléchies et comprimées Annexe A (informative). Méthode 1 : Facteurs d'interaction k ij pour la formule d interaction donnée en (4) Méthode générale de vérification du flambement latéral et du déversement de composants structuraux Déversement des barres avec rotules plastiques Barres composées uniformes en compression États limites de service Généralités États limites de service pour les bâtiments Flèches verticales Flèches horizontales Effets dynamiques Annexe 1. Classification des sections transversales des profilés laminés courants. 161 Annexe 2. Valeurs du coefficient de réduction c pour les cinq courbes de flambement Annexe 3. Détermination des longueurs de flambement L cr Annexe E (informative). Longueur de flambement d un élément comprimé E.1 Bases E.2 Poteaux d ossatures de bâtiment

9 8 Manuel de construction métallique Annexe 4. Annexe AX1 de l annexe nationale de l EN Moment critique de déversement élastique Objectif et domaine d application Formulation de M cr Coefficients C 1 et C Généralités Barre seulement soumise à des moments d extrémité Barre avec charge transversale Barre avec moments d extrémité et charge transversale (ponctuelle ou répartie uniforme) Partie C Eurocode 3 Calcul des assemblages Chapitre 6. Calcul des assemblages Introduction Objet Termes et définitions Composant de base (d un assemblage) Attache Élément attaché Assemblage Configuration de l assemblage Capacité de rotation Rigidité en rotation Propriétés structurales (d un assemblage) Assemblage plan Bases de calcul Hypothèses Exigences générales Sollicitations Résistance des assemblages Hypothèses de calcul Assemblages sollicités en cisaillement soumis à des chocs, à des vibrations et/ou à des charges alternées Excentricité au niveau des intersections Références

10 Table des matières 9 3. Attaches par boulons ou axes d articulation Boulons, vis, écrous et rondelles Généralités Boulons précontraints Boulons d ancrage Catégories d attaches boulonnées Attaches en cisaillement Attaches tendues Positionnement des trous de boulons et de rivets Résistance individuelle de calcul des fixations Boulons Groupe de fixations Assemblages longs Attaches résistant au glissement comportant des boulons précontraints de classe 8.8 ou Résistance au glissement Traction et cisaillement combinés Attaches hybrides Déductions pour les trous de fixations Généralités Calcul du cisaillement de bloc Cornières tendues attachées par une aile et autres barres tendues attachées de façon non symétrique Effet de levier Distribution des efforts entre fixations à l état limite ultime Attaches par axes d articulation Généralités Calcul des axes d articulation Attaches soudées Généralités Produits d apport de soudage Géométrie et dimensions Type de soudure Soudures d angle Soudures bout à bout Résistance de calcul d une soudure d angle Longueur des soudures Gorge utile Résistance des soudures d angle Résistance de calcul des soudures bout à bout Soudures bout à bout à pleine pénétration Assemblages bout à bout en T

11 10 Manuel de construction métallique 4.9 Distribution des forces Attaches sur des semelles non raidies Assemblages longs Cordons d angle uniques ou soudures bout à bout d un seul côté à pénétration partielle soumis à une charge excentrée Cornières attachées par une seule aile Soudage dans les zones formées à froid Assemblages structuraux de sections en I ou en H Généralités Bases Composants de base d un assemblage Résistance Efforts tranchants Moments fléchissants Tronçon en T équivalent tendu Résistance des composants de base Résistance des pieds de poteaux par plaque d assise Assemblages de profils creux Soudures Résistance de calcul