La construction métallique avec les Eurocodes: Interprétation et exemples de calcul, édition 2022 (PDF)

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À propos du livre

Auteur(s) :  Jean-Pierre Muzeau

Éditeur(s) : Eyrolles

Édition : 2022

Language : Français

Couverture : PDF

Poids du fichier : 42 Mo

Nb. de pages : 475

Grâce à ce manuel complet et aux nombreux exemples qu'il contient, il est possible de comprendre et d'appliquer les nouvelles règles de construction européennes, en particulier celles de l'Eurocode 3 pour le calcul des structures en acier.

Ce livre est le fruit du travail de 20 enseignants travaillant dans des BTS, IUT et écoles d'ingénieurs, qui ont travaillé à décrypter et à expliquer le calcul des structures métalliques selon l'Eurocode 3. Il contient des tableaux et des abaques pour faciliter la conception des ossatures et de leurs assemblages, ainsi que des organigrammes détaillant le processus à suivre pour effectuer les différentes vérifications réglementaires. De nombreux exemples illustrent les différents calculs à réaliser.

En plus des règles de l'Eurocode 3, l'ouvrage traite également de la détermination des charges qui s'exercent sur les structures en acier, notamment celles de la neige et du vent.

Ce livre est principalement destiné aux élèves et aux enseignants des filières BTS Construction métallique, d'IUT et d'écoles d'ingénieurs en génie civil, mais il constitue également une référence pour les professionnels de la construction métallique soucieux de maîtriser les vérifications avec les Eurocodes.

Au sommaire

Avant-propos ........................................................................................................... XV

Introduction .............................................................................................................. 1

1 Historique des Eurocodes ............................................................................. 2

2 Contenu de l’ouvrage ..................................................................................... 3

3 Références bibliographiques générales ................................................... 4

Chapitre 1 Lexique et symboles utilisés ..................................................... 7

1.1 Lexique français-anglais ................................................................................ 8

1.1.1 Termes concernant les charges .......................................................... 8

1.1.2 Termes concernant les états limites ................................................... 8

1.1.3 Termes concernant les sections transversales ..................................... 8

1.1.4 Termes relatifs aux aspects structuraux .............................................. 9

1.1.5 Termes relatifs aux assemblages ......................................................... 10

1.1.6 Axes de référence .............................................................................. 10

1.2 Liste des symboles utilisés dans les Eurocodes ..................................... 10

1.2.1 EN 1990 ou Eurocode 0 .................................................................. 10

1.2.2 EN 1991 ou Eurocode 1 .................................................................. 11

1.2.3 EN 1993 ou Eurocode 3 .................................................................. 15

1.3 Références bibliographiques ....................................................................... 20

Chapitre 2 Eurocode 0 : bases de calculs .................................................. 23

2.1 Principes de vérification – États limites .................................................... 24

2.1.1 États limites ultimes (ELU) ................................................................ 24

2.1.2 États limites de service (ELS) ............................................................. 24

2.2 Actions sur les structures .............................................................................. 25

2.2.1 Valeurs caractéristiques des actions ..................................................... 25

2.2.2 Valeurs représentatives des actions variables ....................................... 25

2.2.3 Valeurs de calcul des actions ............................................................... 26

2.3 Caractéristiques des matériaux ................................................................... 26

2.4 Calcul des structures ...................................................................................... 26

2.5 Combinaisons d’actions ................................................................................ 26

2.6 Références bibliographiques ....................................................................... 29

Chapitre 3 Eurocode 1 : actions sur les structures ..................................... 31

3.1 Poids volumiques, poids propres, charges d’exploitation des bâtiments ................................................................................................... 32

3.1.1 Poids propres, poids volumiques ........................................................ 32

3.1.2 Charges d’exploilation ....................................................................... 33

3.2 Action de la neige ............................................................................................ 37

3.2.1 Action de la neige sur la toiture d’une construction ............................ 37

3.2.2 Charge de neige sur le sol ................................................................... 38

3.2.3 Coefficients de forme pour les toitures ............................................... 40

3.2.4 Effets locaux ...................................................................................... 43

3.2.5 Exemple d’application ....................................................................... 44

3.3 Action du vent sur les constructions ......................................................... 47

3.3.1 Action du vent sur les parois d’une construction ................................ 47

3.3.2 Pression dynamique de pointe ........................................................... 49

3.3.3 Coe cients de pression pour les bâtiments ........................................ 53

3.3.4 Toitures isolées ................................................................................... 69

3.3.5 Forces de frottement .......................................................................... 76

3.4 Référence bibliographique ........................................................................... 78

Chapitre 4 Descente de charges .................................................................. 79

4.1 Surface d’influence ......................................................................................... 80

4.2 Coefficients de continuité ............................................................................. 81

4.3 Cas des pannes de couverture .................................................................... 82

4.3.1 Calcul des charges linéiques ............................................................... 82

4.3.2 Exemple . ............................................................................................ 82

4.4 Descente de charges sur les portiques de bâtiment ............................ 85

4.4.1 Calcul des charges linéiques ............................................................... 85

4.4.2 Exemple d’application ....................................................................... 85

4.5 Références bibliographiques ....................................................................... 87

Chapitre 5 Matériaux et produits

sidérurgiques disponibles ......................................................... 89

5.1 Les aciers ............................................................................................................ 90

5.1.1 Les aciers de construction .................................................................. 90

5.1.2 Désignation des aciers ........................................................................ 91

5.1.3 Caractéristiques mécaniques des aciers principaux ............................. 91

5.1.4 Les aciers inoxydables ........................................................................ 92

5.2 Les principaux produits sidérurgiques disponibles ............................... 93

5.2.1 Les produits laminés à chaud ............................................................. 93

5.2.2 Les produits formés à froid ................................................................ 95

5.2.3 Les produits tubulaires ....................................................................... 96

5.2.4 Les produits composés ....................................................................... 97

5.3 Références bibliographiques ....................................................................... 98

Chapitre 6 Analyse globale et classification des structures .................... 99

6.1 Introduction ....................................................................................................... 100

6.2 Bases de l’analyse structurale ...................................................................... 100

6.2.1 Analyse au premier ordre ................................................................... 101

6.2.2 Analyse au second ordre ..................................................................... 101

6.2.3 Équivalence ....................................................................................... 101

6.2.4 Coefficient d’éloignement de l’instabilité élastique ............................. 102

6.2.5 Coefficient d’amplication ................................................................. 104

6.2.6 Coefficient d’éloignement .................................................................. 104

6.3 Prise en compte des imperfections dans les structures ...................... 107

6.3.1 Imperfections globales ....................................................................... 107

6.3.2 Imperfection locale ............................................................................ 109

6.4 Conséquences sur l’analyse globale et la vérification : classement de la structure ............................................................................ 111

6.4.1 Cas de l’ossature rigide ....................................................................... 111

6.4.2 Cas de l’ossature souple ...................................................................... 111

6.5 Imperfections et systèmes de contreventement ................................... 116

6.6 Exemples d’application .................................................................................. 118

6.6.1 Premier exemple : défaut d’aplomb .................................................... 118

6.6.2 Deuxième exemple : classiffication d’une structure à un niveau à l’aide du critère approché ................................................................ 120

6.6.3 Troisième exemple : classiffication  d’une stabilité de long pan ............. 124

6.6.4 Quatrième exemple : classiffication  d’une structure à un niveau en utilisant le critère de base αcr = Fcr FEd ............................................. 125

6.6.5 Cinquième exemple : classiffication  d’une structure à deux niveaux ..... 128

6.7 Références bibliographiques ....................................................................... 136

Chapitre 7 Classification des sections transversales ................................ 137

7.1 Influence du voilement local sur la résistance des sections .............. 138

7.2 Définition des classes de sections transversales ................................... 138

7.3 Résistance d’une paroi au voilement local .............................................. 139

7.4 Principes de classification ............................................................................. 142

7.5 Classification des âmes en flexion composée ........................................ 142

7.5.1 Âmes de Classe 1 ou 2 en flexion composée ....................................... 143

7.5.2 Âmes de Classe 3 ou 4 en flexion composée ....................................... 143

7.5.3 Exemple d’application ....................................................................... 144

7.6 Propriétés efficaces des sections de Classe 4 ........................................ 146

7.6.1 Principes de calcul des propriétés efficaces des sections de Classe 4 ..... 146

7.6.2 Exemple d’application ....................................................................... 149

7.7 Tableaux de classification de l’Eurocode 3 .............................................. 155

7.8 Références bibliographiques ....................................................................... 159

Annexe : Classes des sections transversales des profilés courants du commerce ......................................................................... 160

Chapitre 8 Résistance des sections .............................................................. 163

8.1 Généralités ......................................................................................................... 164

8.2 Traction ............................................................................................................... 165

8.2.1 Vérification ........................................................................................ 165

8.2.2 Comportement plastique ................................................................... 166

8.2.3 Définitions des aires brutes et nettes .................................................. 167

8.2.4 Organigramme de vérification des sections en traction ....................... 168

8.2.5 Applications ....................................................................................... 168

8.3 Compression ..................................................................................................... 174

8.3.1 Vérification ........................................................................................ 174

8.3.2 Organigramme de vérification des sections en compression ................ 175

8.4 Flexion uni-axiale ou flexion simple .......................................................... 175

8.4.1 Vérification sous moment fléchissant seul ........................................... 176

8.4.2 Vérification  sous effort tranchant seul ................................................ 178

8.4.3 Vérification  sous moment et effort tranchant combinés ...................... 182

8.4.4 Exemple ............................................................................................. 182

8.5 Flexion bi-axiale ou flexion déviée ............................................................. 190

8.5.1 Vérification ........................................................................................ 190

8.5.2 Application ........................................................................................ 191

8.6 Flexion et effort normal ................................................................................. 192

8.6.1 Sections transversales de Classes 1 et 2 ............................................... 192

8.6.2 Sections transversales de Classes 3 et 4 ............................................... 195

8.6.3 Organigramme de vérification des sections en flexion composée ........ 196

8.6.4 Exemple ............................................................................................. 197

8.7 Flexion, cisaillement et effort normal ........................................................ 199

8.7.1 Vérification  ........................................................................................ 199

8.7.2 Organigramme de vérification des sections en flexion composée avec interaction de cisaillement .......................................... 200

8.8 Torsion ................................................................................................................. 201

8.9 Références bibliographiques ....................................................................... 202

Chapitre 9 Résistance des barres ................................................................. 203

9.1 Barres uniformes comprimées .................................................................... 204

9.1.1 Généralités sur le flambement par flexion .......................................... 204

9.1.2 Vérification des barres au flambement  par flexion ............................... 207

9.1.3 Flambement par torsion ou par flexion-torsion .................................. 217

9.1.4 Exemples de vérifications au flambement  par flexion des structures planes ................................................................................ 219

9.2 Barres uniformes fléchies ............................................................................. 237

9.2.1 Introduction ...................................................................................... 237

9.2.2 Résistance au déversement suivant l’Eurocode 3 ................................. 239

9.3 Barres uniformes fléchies et comprimées ............................................... 260

9.3.1 Introduction ...................................................................................... 260

9.3.2 Résistance à la flexion composée déviée suivant l’Eurocode 3 ............. 260

9.4 Le voilement des âmes .................................................................................. 279

9.4.1 Diférents types de voilement de l’âme ............................................... 280

9.4.2 Technologie ....................................................................................... 283

9.4.3 Voilement d’âme par cisaillement – Approche et vérification .............. 287

9.4.4 Voilement induit par les semelles ....................................................... 308

9.4.5 Voilement sous force locale ................................................................ 309

9.5 Références bibliographiques ....................................................................... 309

Annexe 9.1 Valeurs tabulées des cinq courbes de flambement ............... 311

Annexe 9.2 Abaques de Wood [7] et détermination du rapport Lcr/L .................................................................................. 317

Annexe 9.3 Coefficients C1 et C2 pour le déversement ............................... 321

Chapitre 10 ELS : états limites de service ................................................... 329

10.1 Les états limites de service ........................................................................... 330

10.2 Barres tendues ................................................................................................. 330

10.3 Poteaux et barres comprimées ................................................................... 330

10.4 Poutres ................................................................................................................ 330

10.4.1 Poutres à âme pleine ........................................................................ 330

10.4.2 Poutres en treillis ............................................................................. 332

10.5 Poteaux en flexion composée ..................................................................... 333

10.5.1 Flèches horizontales ......................................................................... 333

10.5.2 Exemple ........................................................................................... 335

10.6 Références bibliographiques ....................................................................... 337

Chapitre 11 Assemblages simples ................................................................ 339

11.1 Introduction ....................................................................................................... 340

11.2 Les assemblages boulonnés ........................................................................ 341

11.2.1 Classification des assemblages boulonnés selon l’Eurocode 3 ............ 341

11.2.2 Résistance des pièces assemblées ....................................................... 342

11.2.3 Résistance des boulons ..................................................................... 345

11.2.4 Dispositions constructives ................................................................ 351

11.2.5 Information complémentaire concernant le calcul de F v, Ed .............. 352

11.2.6 Récapitulatif des vérifications à efectuer .......................................... 352

11.2.7 Premier exemple : attache d’une cornière de stabilité ........................ 353

11.2.8 Deuxième exemple : attache poutre-poteau ...................................... 357

11.2.9 Troisième exemple : attache d’une suspente sur une traverse ............. 366

11.2.10 Quatrième exemple : assemblage de continuité .............................. 369

11.3 Assemblages soudés ...................................................................................... 375

11.3.1 Règles .............................................................................................. 375

11.3.2 Cadre de ce chapitre ........................................................................ 375

11.3.3 Soudures d’angle : dénitions et hypothèses ..................................... 376

11.3.4 Soudures d’angle : les deux méthodes de l’Eurocode 3 .................... 377

11.3.5 Applications lorsque le vecteur-contrainte est constant ..................... 379

11.3.6 Cordons à pleine résistance .............................................................. 383

11.3.7 Applications supposant une répartition élastique du vecteur-contrainte ....................................................................... 385

11.3.8 Autres applications en construction métallique ................................ 386

11.3.9 Exemples ......................................................................................... 388

11.4 Assemblages par axe d’articulation ........................................................... 398

11.4.1 Assemblage à vérifer ........................................................................ 398

11.4.2 Sollicitations .................................................................................... 398

11.4.3 Vérification de l’assemblage .............................................................. 398

11.5 Références bibliographiques ....................................................................... 399

Chapitre 12 Assemblages structuraux : assemblages par platine d’about ................................................................... 401

12.1 Généralités ......................................................................................................... 402

12.1.1 Configurations d’assemblages ........................................................... 403

12.1.2 Renforcement des assemblages ......................................................... 404

12.2 Modélisation et comportement des assemblages ................................ 405

12.2.1 Classification des assemblages .......................................................... 405

12.2.2 Fonctionnement mécanique d’un assemblage ................................... 406

12.2.3 Assemblages dans l’analyse globale de structure ................................ 409

12.3 Assemblages poteau-poutre selon l’Eurocode 3 ................................... 411

12.3.1 Principe général de la méthode des composantes .............................. 412

12.3.2 Calcul des caractéristiques mécaniques des assemblages .................... 414

12.3.3 Comportement de la zone tendue (tronçon en té) ............................ 418

12.3.4 Identification de la loi moment-rotation par d’autres moyens .......... 426

12.4 Exemples d’analyse globale de structures ............................................... 428

12.4.1 Poutre avec liaisons semi-rigides ....................................................... 428

12.4.2 Portique avec deux assemblages semi-rigides .................................... 430

12.5 Exemple de calcul de tronçon en té .......................................................... 431

12.5.1 Calcul de résistance des tronçons en té ............................................. 431

12.5.2 Calcul de rigidité ............................................................................. 435

12.6 Exemple de calcul d’assemblage poteau-poutre .................................. 436

12.6.1 Caractéristiques des éléments assemblés ........................................... 436

12.6.2 Résistance de l’assemblage ................................................................ 437

12.6.3 Rigidité de l’assemblage ................................................................... 447

12.7 Références bibliographiques ....................................................................... 449

Annexe : Longueurs efficaces (semelle du poteau et platine d’about) ........................................... 451

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