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8/17/2019 Mohamad adraa pdf (M).pdf

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Université Libanaise

Faculté de Génie

Branche 1

Construction métallique

Etude d'un Hangar

Dimensionnement des ossatures du pont roulant

Réalisé par : Ing.Mr. Mohamad Hani El Adraa.

Dirige par: Dr. Mohamad Abdul Wahab

Soutenu devant le jury: Dr. Houssein el Houssein

Ing. Hanna Issa

Session Juillet 2013


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Table des matières

Résumé ……………………………………………………………………………………………………...….8

Chapitre 1………………………………………………………………………………………………………9

1. Introduction générale……………….………………………………………………………………...9

2.But du projet……………………………………………………………………………………………..15

Chapitre 2……………………………………..........................................................................................17

Pré dimensionnement……………….…………………………………..……………………………..17

1. Calcul des couvertures et de la pression dynamique…………………………………..17

1.1-calcul des couvertures………………………………………………………………….…….17

2. Calcul des pannes…………………………………………………………………………………..….18

2.1-principe de dimensionnement…………………………………...……………………....18

2.2-pannes isostatiques sans liernes………………………………………..…………..……22

2.3-vérification de la condition de flèche…………………………………………..………22

2.4-pannes isostatiques avec liernes a mi- portée………………….…………………..24

2.5-vérification de la condition de flèche…………………………………………………..25

3. calcul des liernes………………………………..……………………………………………………..26

3.1-calcul en élasticité…………………………………..……………………………………………...26

3.2-calcul a la fin d'élasticité……………………………………………………………………...…27

3.2.1-cas des pannes isostatiques sans liernes……….…………………………………28

3.2.2-vérification de la condition de la flèche……………………….…………………29


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3

3.2.3-cas des pannes isostatiques avec un lierne à mi-portée……..….............39

3.2.4-vérification de la condition de flèche……………..……..……………….………..30

4. calcul en plasticité……………………………………….…………………….………………..……..31

4.1-pannes isostatiques sans lierne…………………………...............................................31

4.2-vérification de la condition de flèche……………………...........................................33

4.3-pannes isostatiques avec lierne à mi portée……………........................................33

4.4-vérification de la condition de la flèche……………….….........................................35

Chapitre 3………………………………………………………………………..……………..…………...36

Lisses de bardages…………………………………….………………………..……………..…………36

1. calcul des lisses de bardages……..……………….……...................................................36

1.1-calcul en flexion horizontal………..……… .……...………………..………………………37

1.1.1-condition de résistance………..………………………………..…………………….37

1.1.2-condition de la flèche……………..………………………………..………………….38

1.2-calcul en flexion vertical…………….……….....…………………………..………………...38

1.3-vérification des contraintes……..……………....…………………………..………………40

1.4-section des suspentes………………….………..…............................................................43

2. calcul des potelets de pignons…………………….………………………………..……………..43

2.1-condition de flèche………………………………....………..………………………..………….44

2.2-vérification des contraintes…………………………..….....………………………..……….44

2.3-vérification au flambement ……………………….……...................................................45

Chapitre 4………………………………………………….....................................................................48

Calcul des sollicitations avec un pont roulant …………………..…………………………..…48

1. introduction………………………………..……..……………………………………………………...50


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2. combinaison des sollicitations…………………………....…………………………….………50

2.1-sections en élasticité……………………………….……………………………………….…50

2.2-sections en plasticité………….……….…………....………………….……………………..50

3. vérification de la flèche de la traverse………………......................................................52

4. vérification de la traverse au déversement.….....…………………………………..........52

5. dimensionnement des poteaux au flambement ….……..…………………………..…..55

5.1-calcul en élasticité……………………………...….……………………….……………………55

5.2-calcul en plasticité……………………........…………………………………....... .................58

6 .calcul et vérification selon la condition du flèche………………………….……………60

7. dimensionnement des renforts de traverse……………………………….………………61

7.1-jarrets…………………………………………………………………………………..……………..61

7.2-clés de faitage………………………..…………………………………………….……………….64

Chapitre 5……………………..……………..…………………………………………..………………....…66

Calcul des assemblages et des soudures…..………..……………………..………………........66

1. introduction……………………………………..…..…………………….……………...…….…….....66

2. calcul des assemblages par boulons HR…….........…………………………….…………....66

2.1-principe……………………………………………………………………………………….……...66

2.2-calcul des assemblages……………………………………………….…………………..……67

2.3-assemblages poteau-traverse………….………………………….………………..………69

2.4-assemblages au faitage……………………………………………….………………………..74

2.5-assemblages jarret-travée………………………………………….………………………..79

3. les assemblages par soudures……………………………………………………….…............84

3.1-introduction………………………………………………………………………….……………84

3.2-calcul de la soudure………………………………………………………………….…………91


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3.3-soudage platine-traverse………………………………………………...….………... 93

3.4-soudage de jarret avec le poteau……………………………………………….…..95

Chapitre 6…………………………………………………………..…………...………………….…97

Pont roulant…………………………………,…………………….……………..………………….97

1. choix d'un profil pour le pont roulant………………………………..………………97

2. vérification de la condition de la flèche………………………………………………98

3. condition de glissement………………………………………………..……….…………100

4. choix d'une poutre de roulement………………………………….……….…………101

4.1-condition de résistance………………………………………………………………101

4.2-vérification de la condition de flèche………………………………..…………102

Références…….……………………………………………… ..……………..…………….……….103


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Résumé:

Dans cette étude, on a dimensionné un Hangar dans lequel se trouve enmouvement un pont roulant de 7 tonnes de capacité.

En plus, on a étudié le pont roulant en dimensionnant la poutre de roulement….

Pour effectuer le calcul Manuel, les épures des moments et des efforts tranchants

sont calculées d'après le software Robot .

Ce calcul est effectué selon le code CM66 et l'additif 80 , pour assurer la stabilité

de la structure en la vérifiant surtout au:

. Flambement, qui affecte les barres simplement comprimées (flambement simple)

ou comprimées et fléchies (flambement flexion), qui est très dangereux.

. Déversement, qui affecte les semelles comprimées des pièces fléchies.

En ce concerne le voilement, il est évidement vérifié puisqu'on utilise des profiles

standards.

Mots clés:

Flambement, déversement, voilement, traverse, poteau,

poutre de roulement, charge dynamique, charge

d'exploitation, charge permanente, lisse de bardage,

liernes, pannes….


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Chapitre 1

1. Introduction générale

-Matériau acier

L'acier est un matériau constitue essentiellement de fer et d'un peu de

carbone, qui sont extraits de matières premières naturelles tirées du sous-sol

(mines de fer et de charbon). Le carbone n'intervient, dans la composition, que

pour une très faible part (généralement inferieure à 1%).

Outre le fer et le carbone, l'acier peut comporter d'autres éléments qui leurs

sont associes:

- Soit involontairement : phosphore, soufre,…… qui sont des impuretés et

qui altèrent les propriétés des aciers.

-Soit volontairement: ce sont notamment le silicium, le manganèse, le nickel,

le chrome, le tungstène, le vanadium, etc…, qui ont pour propriété d'améliorer

les caractéristiques mécaniques des aciers (résistance au rupture, dureté, limite

d'élasticité, ductilité, soudabilité,….)., on parle , dans ce cas, d'aciers allies.

L'acier est généralement obtenu par une opération en deux phases:

- Premier phase: l'introduction et la combustion de minerai de fer, de coke etde castine dans un haut-fourneau permet l'obtention de la fonte (matériau a plus

de 1.7% de carbone).

- Deuxième phase: il est procède a la conversion de la fonte liquide en acier, a

une température de 1500 ºC environ, sous insufflation d'oxygène. Cette

opération s'effectue dans un convertisseur et a pour objet de décarburer la


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fonte. L'acier obtenu ne possède plus qu'un faible pourcentage de carbone. Une

autre technique d'élaboration par arc électrique se développe actuellement .

Classification des aciers selon leur teneur en carbone:

UtilizationTeneur encarbone(%)

Materiaux

Charpentes,Boulonsrails,piecesforgees,outils…..

0.05


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Produits longs:

-poutrelles (IPE, IPN, HE, UAP, UPN….)

-lamines marchands (ronds, carres, plats, …)

Produits plats:

-larges plats.

- tôles

-bandes et feuillards.

-Protection contre corrosion:

Les produits finis en acier sont généralement livres bruts. Ils sont sujets a la

corrosion, qui se manifeste par l'apparition en surface des pièces de:

- Calamine, qui est un oxydant dur ne' en cours de laminage.

- Rouille, qui est une gamme d'oxydes résultant d'un phénomène

électrochimique engendre par l'humidité de l'atmosphère.

produits longs produitsplats

produits finis

demi-produits (blooms, billets, brames)

aciers bruts liquides


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Pour assurer la protection des aciers contre l'oxydation, il faut réaliser

d'abord un traitement de surface (grenaillage ou décapage a l'acide), puis

appliquer ensuite une protection, réalisée par:

- des peintures: glycérophtaliques, vinyliques, au caoutchouc, bitumineuses,

époxydiques, polyuréthanes, etc…, selon les caractéristiques du milieu et les

exigences imposées

- des revêtements métalliques:

Galvanisation par dépôt électrolytique

Galvanisation à la trempe

Métallisation

Sherardisation (zinc)

Chromatisations (chrome).

Les épaisseurs de zinc varient de 20 à 100 microns.

Les forges livrent aujourd'hui des produits grenailles prepeints, des aciers

patinables auto protégés contre la corrosion après 2 ou 3 ans, et des aciers

inoxydables.

-Essais de contrôle des aciers:

Les essais normalises de contrôle des aciers sont de deux types:

-Les essais destructifs, qui renseignent sur les qualités mécaniques des aciers. Ce

sont:


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L'essai de traction, qui permet de mesurer le module d'élasticité longitudinal E,

le coefficient de poisson, les contraintes limites d'élasticité et de rupture,

l'allongement a rupture.

L'essai de dureté, qui étudie la pénétration d'une bille ou d'une pointe dans

l'acier, et qui définit des degrés de dureté (duretés Brinell, Rockwell, Vickers)

L'essai de résilience, qui permet de mesurer l'amplitude d'un acier a rompre par

choc.

L'essai de pliage.

L'essai de fatigue, etc….

-Les essais non destructifs, qui renseignent sur la composition et la structure

des aciers. Ce sont:

La macrographie, c'est-a-dire l'examen visuel d'une surface polie traitée a

l'acide.

La micrographie, c'est-a-dire l'examen au microscope des cristaux, qui permet

de déterminer notamment la teneur en carbone.

La radiographie, par rayons X (en laboratoire), ou rayons gamma (sur

chantier), permet de déceler les défauts, cavités ou fissures internes des pièces

notamment des soudures.

Les ultra-sons.


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-Caractéristiques mécaniques des aciers

Les valeurs des principales caractéristiques mécaniques des aciers de

construction (aciers E24, E28, E36) sont les suivantes:

Module d'élasticité longitudinale:

E= 2.1 * 10^6 daN/cm^2 =2.1*10^5 MPa.

Coefficient de poisson:

ϑ= 0.3

Module d'élasticité transversale:

G= 8.1*10^5 daN/cm^2=8.1*10^4 MPa

Coefficient de dilatation linéaire:

λ= 11*10^-6

Masse volumique de l'acier:

ρ= 7.850 daN/m^3

Contraintes limites conventionnelles d'élasticité:

E24: бe= 23.5 daN/mm^2

E28: бe= 27.5 daN/mm^2

E36: бe= 35.5 daN/mm^2.

Contrainte limite élastique de cisaillement pur (critère de Von Mises):

ζe= бe / √ 3 -

-


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2. But du projet

Le but de ce projet est de traiter:

Le calcul des sollicitations des actions dues au vent et à la charge permanente.

Le redimensionnement d'un hangar en charpente (aluminium et matériaux

composites sandwichs).

L'étude des phénomènes d'instabilité élastique.

La poutre de roulement de ponts roulants, qui est soumise à diverses

sollicitations.

Ce projet sera alors, comme un guide de A à Z, la démarche ou les étapes a

suivre pour accomplir un projet de construction d'un Hangar en charpente

(métallique + matériau composite sandwichs).

Dans notre structure on a: au dessus de la traverse de Hangar, une couche

d'Aluminium d'épaisseur 2 mm + une couche de matériaux composites

Sandwichs d'épaisseur 20 mm + des pannes (5 pannes séparées par une

distance de 2 mètres).


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Voici le Hangar à étudier:

Dimensions:

20m 20m

1m

7m

Longueur du Hangar: 100m

Largeur: 20m +20m = 40m.

Hauteur: 8m

On a un pont roulant de capacité 7 tonnes.


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Chapitre 2

Pré dimensionnement

1. Calcul des couvertures et de la pression dynamique.

1.1- Calcul des couvertures

Dans notre projet on a : au dessus de la traverse de hangar, une couche

d'aluminium d'épaisseur 2 mm + une couche de matériaux composites

sandwichs d'épaisseur 20mm + 5 pannes séparées de 2 m.

Pour l'aluminium on a : ρ = 2780 kg/m^3.

Pour les matériaux sandwichs on a : ρ = 80 kg/m^3.

Q sandwiches = ρ *e= (80*20)/1000=1.6 daN/m^2

=16N/m^2.

Q aluminium= ρ*e= (2780*2)/1000 = 5.56 daN/m^2

=55.6 N/m^2.

On prend: Qalum.=56N/m^2.

Soit: Qvent =70 daN/m^2 = 700N/m^2


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2. Calcul des pannes

Principe de dimensionnements- 2.1

Les pannes sont dimensionnées par le calcul pour satisfaire simultanément :

Aux conditions de résistance.

Aux conditions de flèche.


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Condition de résistances:

Il suffit de vérifier après avoir calcule le moment de flexion Mx du aux

charges f et w et le moment de flexion My du aux charges t, que les contraintes

de flexion бfx + бfy, correspondant a ces moments, satisfaisant a : бfx + бfy <

бe.

Pannes déviées, on a Sn=Se=0.

Charges permanentes:

H= l/40=5000/40 = 125 mm.

Avec entraxe = 5000 mm.

D'après le tableau on prend IPE120.

Soit IPE120, on a : p=10.4 kg/m = 104 N/m.

Qsand. = 16 N/m^2

Qalum. = 56 N /m^2

G permanentes = (56 + 16)*2+104 = 248 N/m.

Charges variable:

On a vent : Wn=70 daN/m^2

Wn = 700 N/m^2


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Combinaisons:

(4/3)*G+(3/2)*Sn=(4/3)*248+(3/2)*0 = 330N/m.

G+Se = 248 N/m

G-We= 248 – 1.75*700= - 977 N/m

(Pas du problème du soulèvement car hangar fermée, donc ce dernier cas n'est

pas nécessaire).

On a des pannes déviées:

n = (4/3)*((4/3)*G+(3/2)*Sn) = (4/3)*330= 440 N/m

f = n * cosα

tanα= 1/10=0.1

donc α = 5.71

f = n * cos α = 437.8 N/m

t = n * sin α = 43.77 N/m


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2

2.2-pannes isostatiques sans lierne:

Mx= f *( l^2/8)

=437.8*5^2/8 = 1368.12 N.m

My = t * (l^2/8) = 43.77 * 25/8 = 136.78 N.m

Mx / (I/V)x + My / (I/V)y ≤ бe.

Soit IPE120 :

(136812 / 53000) + (13678 / 8650) = 4.16 daN/ mm^2

4.16 daN/mm^2 ≤ 24 daN/mm^2

Okkkkk donc IPE120 acceptable.

Soit IPE140:

(136812 / 77300)+ (13678 / 12300) = 2.88 daN/mm^2

≤ 24 daN / mm^2

Alors IPE140 okkkkkkk.


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2.3-Vérification de la condition du flèche

Méthode des forces

Cas réel

P

x

Pl/2 Pl/2

Pour 0≤ x ≤ l/2

Cas virtuel

1KN

0.5KN 0.5KN

pour o


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∫ * (À cause de symétrie)

G+Sn = 248 + 0 = 248 N/m

cos

N/m.

Pour IPE120 on a :

E = 2.1*10^11 pa

L= 5m Ix = 318 cm^4

Iy=27.7 cm^4


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fx ≤ l/500 okkkkkkkkk

fy ≤ l/500 okkkkkkkkk

Alors le profil IPE120 est acceptable.

Si on prend IPE100, on trouve qu'il n'est pas acceptable, donc on prend

IPE120.

2.4-Pannes isostatiques avec liernes à mi portée

Mx= 1368.12N.m

My= t*l'^2 /8 avec l' = l/2 (car lierne a mi portée)

My = 43.77 * 2.5^2 / 8 = 34.19 N .m

Soit IPE 100 on a :

(I/V)x = 34.2 cm^3

(I/V)y = 5.79 cm^3

Alors

Alors IPE 100 acceptable.


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25

2.5-Vérification de la condition du flèche:

G+Sn = 248 N/m

Pour IPE 100 on a :

E = 2.1 * 10^11 Pa

L= 5m

Ix = 171cm^4

Iy = 159 cm^4

Alors fx = 7.49 * 10^-3 < l/500

fy( avec lierne)= 0.41* fy=0.41 * 8 * 10^-3 = 3.28 * 10^-3 m

fy < l/500


Si on prend IPE 80, on trouve qu'il n'est pas acceptable.

Alors l'utilisation des liernes est plus économique.


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3. Calcul des liernes:

3.1-Calcul en élasticité

t= n*sin α = 440 * sin 5.71 = 43.77 N/m

l = 2m

Effort dans le tronçon L1:

*

*

*

* Avec T1 est l'effort de traction dans lierne L1


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27


*


* Effort dans le tronçon L4:

Tan θ = 2.5/2 = 1.25 alors θ=51.34 dégrée

2* T4*cos θ=T3 donc T4=(136.69)/(2*cos51.34) = 109.4 N

Donc T4 = 109.4 N

Tmax = T3 = 136.69N

Alors Amin = (136.69/240) = 0.569 mm

Alors Dmin = 0.85mm

Alors on prend D=2mm

3.2-Calcul a la fin d'élasticité

*

* Dans notre cas on a : α = 2 et β = 1 car N=0 (sans effort normal)


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3.2.1-Cas des pannes isostatiques sans liernes

Soit IPE 100; on a:

(I/V)x = 34.2 cm^3

(I/V)y = 5.79 cm^3

Mx = 1368.12 N.m

My = 136.78 N.m

Mpx = 34.2 * 10^-6 * 240*10^6 = 8208 N.m

Mpy = 5.79 * 10^-6 * 240 * 10^6 = 1389 N.m

Alors (1368.12 / 8208) ^2 +( 136.78 / 1389)=0.12< 1

Acceptable

Soit IPE80 on a :

(I/V)x = 20cm^3 (I/V)y = 3.69 cm^3

Mpx = 20 * 10^-6 * 240 * 10^6 = 4800 N.m

Mpy = 3.69 * 10^-6 * 240*10^6 = 885.6 N.m

Alors (1368.12/4800) ^2+(136.78 / 885.6) = 0.23 < 1

Acceptable


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3.2.2-Vérification de la condition du flèche

Pour IPE80:

fx = 0.016 > 0.0125

alors IPE 80 n'est pas acceptable.

Pour IPE 100 :

fx = 7.49 *10^-3 < l/500

fy = 8*10^-3 < l/500


3.2.3-Cas des pannes isostatiques avec une lierne a mi-

portée

Mx = 1368.12 N.m

My = 34.19 N.m

Soit IPE80:

Mpx = 20 * 240 = 4800 N.m

Mpy = 3.69 * 240 = 886 N.m

Alors (1368.12 / 8208)^2+(34.19 / 886 ) = 0.11 < 1

acceptable


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Soit IPE100:

Mpx =8208 N.m

Mpy = 1389 N.m

Alors (1368.12 / 8208)^2 + (34.19 / 1389) = 0.05 < 1

Acceptable.

3.2.4-Vérification de la condition de flèche

Pour IPE80:

E = 2.1*10^11 Pa

L = 2.5 m

Ix = 80.1 cm^4

Iy = 8.49 cm^4

fx =

5^4 /(2.1*10^11* 80.1 * 10^-8)

fx=0.016 m > 0.01 m inacceptable

pour IPE 100 :

Ix = 171 cm^4

Iy = 15.9 cm^4

fx= 7.49 * 10^-3 m < l / 500

fy=0.41 * fy(sans lierne) = 3.28 * 10^-3 < l /500

alors IPE 100 acceptable


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4. Calcul en plasticité:

Il s'agit de vérifier que:

* * Dans notre cas on a :α = 2 et β = 1 car N=0 (sans effort normal)

4.1-Pannes isostatiques sans lierne:

Soit IPE120;

fx et fy acceptable

IPE 120:

e' = 6.3 mm

e=4.4 mm

H = 120 mm.

B=64mm

H=120mm

B=64mm


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e = 4.4mm

e' = 6.3mm

R = 7mm

Zx=

( )

Alors Zx = 58532.076 mm^3

IPE 120 : H= 120 mm.

e=4.4 mm.

B = 64 mm. e'=6.3 mm.

Zy =

(

)

Alors Zy = 13422.216 mm^3

Muy = Zy* бe = 13422.216 * 24 = 322133.184 daN.mm

Alors Muy = 3221.3 N.m


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* *

Acceptable……

4.2-Vérification de la condition du flèche

fx = 4.02 * 10^-3 m

fy = 4.6 * 10^-3 m (déjà démontrer)

L / 500 = 5 / 500 = 0.01 m

fx < L/500

fy < L/500

acceptable…..

4.3-Cas des pannes isostatiques avec une lierne à mi-portée

Soit a vérifier le cas ou IPE 100 , car dans cette cas la condition de flèche est

vérifie selon les deux axes X et Y (fx et fy) .


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Soit IPE 100 :

e'= 5.7 mm

e= 4.1 mm.

H = 100 m

B = 55 mm.

H = 100mm

B = 55mm

E = 4.1 mm

e ' = 5.7 mm

R = 7mm

Zx =

(

)

= Alors Zx = 37609.259 mm^3

Mux = Zx * бe = 37609.259 * 24 = 902622.216 daN.mm

Alors Mux = 9026.3 N.m


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Zy =

( )

Alors Zy = 8993.59 mm^3

Muy = Zy * бe = 8993.59 * 24 = 215846.196 daN.mm

Alors Muy = 2158.5 N.m

Mx = 1368.12 N.m

My = 34.19 N.m

* *

Alors acceptable……

4.4-Vérification de la condition du flèche:

fx < L/500

fy < L/500 déjà démontrer


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Chapitre 3

Lisses de bardages

1. Calcul des lisses de bardage

Les lisses de bardage sont constituées de poutrelles (IPE, UPA) ou de profils

minces plies disposées horizontalement, elles portent sur les poteaux de

portiques ou éventuellement sur des potelets intermédiaires.

L'entraxe des lisses est détermine par la portée admissible des bacs de

bardage.

Calcul des lisses de long pan, longueur 5 m, entraxe (2m), supportant un

bardage bacs acier (8.3 daN/m^2).

Wn = 70 daN/m^2


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Ce – Ci = 1.1 (Bâtiment ferme).

Les calculs sont conduits en élasticité, car les lisses sont dimensionnées par

les conditions de flèche et non par les conditions de résistance. Les calculs en

plasticité sont donc super flux.

1.1-Calcul en flexion horizontal:

Les lisses, destinées à reprendre les efforts au vent sur les bardages, sont

posées naturellement pour présenter leur inertie maximale dans le plan

horizontal.

1.1.1-Condition de résistance:

La pression engendrée par le vent extrême vaut :

We = 1.75 * Wn * δ *(Ce – Ci)

Soit We = 1.75 * 70 * 0.86 * 1.1 * 2 = 232 daN/m

Pour des lisses isostatiques 5m:

Mx =

б *

Alors UAP100.


38/103

38

1.1.2-Condition de la flèche

Elle est a vérifiée sous une charge non pondérée

P = 232 / 1.75 = 133 daN/m.

Soit la flèche:

f =

L/600 = 5 / 600 = 0.008 m

0.02 > 0.008 m…. alors adaptons un profil supérieur.

Soit UAP130..

Soit f =

Alors adoptons un profil supérieur

Soit UAP150.

Ou bien : poser des lisses en continuités sur trois poteaux, dans ce cas, la flèche

est réduite a :

f = 0.4 * 0.011 = 0.0044m < 0.008m.

1.2-Calcul en flexion vertical

Une lisse fléchit verticalement en outré, sous l'effet de son poids propre et du

poids du bardage qui lui est associe.

Dans le cas des lisses UAP150 sur deux appuis ( l = 5m), la charge vertical nonpondérée vaut : 17.9 Kg/m = 17.9 daN/m.


39/103

39

Soit bardages bacs en acier alors poids = 8.3 daN/m^2.

Alors P= ( 2*8.3) + 17.9 = 34.5 daN/m

La flèche verticale est alors :

Alors 0.014m > 0.008m

La flèche étant trop fort, il faut disposer des suspentes à mi-portée, pour créer

un appui intermédiaire. Dans ce cas, la lisse fonctionne en continuité sur troisappuis, verticalement, et la flèche est notablement réduite a f=0.4*0.014 =

0.0056m acceptable

lisse haute My =

lisses courantes

suspente l

M1 = (q1L2)/8

M2 =

L


40/103

41

1.3-Vérification des contraintes:

Les contraintes maximales de flexion ont lieu a mi-portée des lisses sous l'effetconjugue des moments Mx et My.

Il faut donc vérifier que :

б

Pour les lisses courantes UAP130:

Mx = 725 daN.m

My = PL^2 / 8

On a : p=34.5 daN/m |(déjà démontrer)

P = 4/3*(p) = 4/3*(34.5) = 46 daN/m

L=2.5m

My = 46*2.5^2 / 8 = 36 daN.m

б 725

Pour la lisse haute:

C'est la lisse la plus sollicitée, qui supporte son poids propre et le bardage

associe (charge q1) , ainsi que les poids des autres lisses des bacs , qui lui sont

transmis par l'intermédiaire de la suspente (effort R).

Soit son poids propre du UAP130 = 13.7 daN/m


41/103

4

Et poids de bardages associe (1m max) = 8.3 daN/m

q 1 = 13.7 + 8.3 = 22 daN/m

M1 = q1*L^2 /8 = 22*5^2 /8 = 68.75daN.m

R = 1.25 * P*L/2 avec (1.25:coefficient de sécurité)

P= 4/3 *(poids de 3 lisses + poids de bardages)

P = 4/3 * (13.7*3 + 8.3*2*3)

P = 121.2 daN/m.

Soit R = 1.25 * 121.2 *(5/2) =379daN

M2 = R*L/4 = 379*5/4 = 474 daN.m

Soit M= M1+M2 = 68.75 + 474 =542.75daN/m.

Il faut vérifier:

*

Alors UAP220.

Ceci qui correspond à une section réalisée par deux profiles (IPE) combinesSoudesOthogonalement selon la figure :


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42

Assemblage lisse suspente

UAP 220

UAP 100

SUSPENTE ø = 5 mm

UPN

SUSPENTE


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43

1.4-Section des suspentes

Le tronçon haut de la suspente est la plus sollicite et doit reprendre un effort

de traction R=379daN

Sa section sera :

б

Soit A = 16mm^2 donc Ф = 5mm.

2. Calcul des potelets de pignons

Reprenons notre exemple précédent et considérons les pignons.

Leur ossature est constituée de deux potelets intérieurs de 7.66 m de hauteur,

partageant les pignons en trois travées. Les potelets supportent les lisses,disposes de la même manière que les longs pans.

2m

2m

2m

6.6m 6.6m 6.6m


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44

2.1. Condition de flèche

La vérification de la flèche se fait sous le vent normal Wn

Ce – Ci = 1.1

δ(7.66 m) = 0.84

Soit P = Wn δ ( Ce – Ci ) = 70*0.84*1.1 = 65 daN/m2.

Les potelets étant articulés en tête et en pieds, la flèche maximale à mi-portée

Vaut : δ = ≤ I ≥ 1000

P = 65*6.6 = 429 daN/m. (sur le long potelet)I ≥ 1000*

= 1.53*10-5 m4.

I ≥ 1530 cm4 ; ce qui correspond à un profil IPE 200.

2.2. Vérification des contraintes

Les potelets sont sollicités à la flexion (dû au vent) et à la compression (dû aupoids des potelets), des bacs de bardage et de lisses). En aucun cas, ils ne

supportent la toiture (ils sont assujettis au portique par appuis glissants).

Effort de flexion:

P = 1.75*70*0.84*6.6 = 680 daN/m.

Mf =

=

= 3702.6 daN.m.

σf = = = 19.08 daN/mm2 < σe = 24 daN/mm2 .

Effort de compression :

Poids de la lisse haute UAP 220 : 28.5*6.6 = 188.1daN.

Poids de la lisse courante UAP 130: 3*13.7*6.6 =271.26 daN.Poids de bardage : 8.3*7.66*6.6= 419.6 daN.


45/103

45

Poids propre de potelet : 22.4*7.66=171.5 daN.

G = 1050 daN.

σ = = = 0.37 Mpa.

2.3. Vérification au flambement

Flambement pure

La sollicitation N de compression , pondérée doit satisfaire à :

KO . ≤ 1

NP: Effort normal de plastification, qui vaut pour une section d’aire A

NP = A*σe = 28.5*100*24 = 6840 daN.

KO : Coefficient fonction de plus grands des élancements réduits λ X et λ Y

Les valeurs de KO sont obtenues directement par lecture des tableaux A, B,C

De l’additif 80, les poutres en I relevant du tableau B .

IPE 200 :

ix = 8.26 cm.

iy = 2.24 cm.

A = 28.5 cm2.

λ x = = = 46.4 x̅ = = = 0.49

λ y =

=

= 89.2

̅y =

=

= 0.96


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46

Tableau B KO = 1.6

D’où : KO . = 1.6 * = 0.15 < 1

Alors vérifie au flambement simple.

Flambement flexion

La vérification n’est { faire que si :

> 0.2 et K O . > 0.1 Les sollicitations sous charge pondérées doivent satisfaire à la condition

suivante :

k 0

+

+

≤ 1

Mmy = 0 et Kd = 1

(car charge selon y Mmx seul et pas de déversement Kd = 1)

KO = 1.6

Mmx = 3702.6 daN.m.

Mpx = Wplx . σe =

x . σe = 194*240 = 465 daN.m.

K fx = = = 1.03 et étant coefficient données par le tableau 6 de l’additif 80, quisont fonction du mode de chargement et d’appuis, leurs valeurs étant très

proche de 1, on peut par simplification, adopter

= 1 , ce qui place en securité .

D’où :


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47

1.6*

+

=1.06 alors inacceptableSoit IPE 220 : 1.6*

+

= 0.84 < 1

Vérifie au flambement – flexion.

Alors IPE 220 est acceptable.


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48

Chapitre 4

Calcul des sollicitations avec pont roulant


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49

D'apres le ROBOT,

Moments en KN.m

Reactions en KN.

MHMFMEME MEMC MBmoments

-97.3546.17-99.84-15.38-115.2247.39-74.383/2G+3/2S

VGHGVDHDVAHAreactions26.6834.712.5776.587.538.083/2G+3/2S


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51

1. Introduction

Dans ce chapitre, on a effectue la vérification de la traverse, ainsi que la

stabilité au déversement. On a étudie la stabilité des poteaux au flambement. Cesétudes sont faites selon le code CM66 et l'additif 80.

De plus, on a dimensionne les renforts de traverse (jarret et clé de faitage).

2. Combinaison des sollicitations:

Les sollicitations résultantes sont obtenues par la plus défavorable des

combinaisons suivantes:

G + Se (Se = Sn =0)

(4 / 3)G + (3 / 2)Sn

G – We (We = 1.75 Wn)

2.1-Sections en élasticité:

Les modules d'inertie nécessaires aux appuis :

(I/V)x = (115220 / 240*10^6) = 4.8 * 10^-4 m^3.

= 480 cm^3.

Alors IPE300.

2.2-Section en plasticité:

Il faut que M ≤ Mp = Z*бe = 2 S бe.

Le moment statique doit donc vérifier :


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5

S >

Aux appuis S >

Alors IPE300 acceptable…

Au faitage IPE270.

3.Vérification de la flèche de la traverse:

Le calcul de la flèche est réalise au faitage de la traverse, en C , sous l'action

combinée non pondérée ; G + Sn.

Soit Ymax =

E = 2.1 * 10^11 pa

Ix = 5790 cm^4

q = G + Sn = 248 N /m

L = 2*10.04 = 20.08 m

MB = -84.36 KN.m

Ymax =

( ) Alors Ymax = 0.306 m.

L / 200 = 20.08 / 200 = 0.1m


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52

Ymax > 0.1m

Soit IPE300:

Ymax = 0.2 > 0.1

Soit IPE360:

Ymax = 0.1

Alors le profil convenable pour la traverse jusqu'à cet instant est : IPE360.

Il nous reste de vérifier la condition de déversement.

4. Vérification de la traverse au déversement

Cas plastique (additif 80)

IPE360:

Mf ≤ KD * Mp.

*

n = 2 (profile lamine)


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53

*

*

ξ= 1 car section en I.

C1 et C2 : coefficient dependant des conditions du mode de chargement etd'appuis .

lD = longueur de déversement égale a la longueur de flambement

lD = lo / 2 = 20 /2 = 10m.

η= rapport de la distance entre le centre de gravite de la section et le point

d'application de la charge a demi-hauteur,

( -1 < η < 1 ).

Dans notre cas : η = 1.

On a : IPE360

b1 = 170mm

e1 = 12.7mm


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54

e2= 8mm

b2= 360 – 2(12.7) = 334.6mm

Iy = 1043 cm^4

Alors ( )()

Alors G = E / 2(1+ϑ) = 2.1 * 10^11 / ( 2 (1+0.27))= 0.826* 10^11 Pa.

Remplaçons chaque terme par sa valeur:

C1 = 0.71 et C2 = 0.65

Donc MD = 1493952.1 N.m.

Mp = Zx бe

Zx =

( )

Mp = Zx бe = 973735 * 24 = 23369640.48 daN.mm

Alors Mp = 233696.4 N.m


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55

KD * Mp = 230888.57 N.m.

Mfmax = 47.39KN.m < KD * Mp

Alors pas de déversement pour IPE360.

Et par suite le profil adopte pour le traverse est : IPE360.

5.Dimensionnement des poteaux au flambement

5.1-Calcul en élasticité

Poteau AB et DE et GH

Calcul dans le plan du portique

Nous avons trouve pour section de la traverse un IPE360 ; a l'encastrement avec

le poteau.

Ce dernier ayant a supporter outre le moment MB , un effort N , sa section sera

supérieur .

Adoptons un profil IPE400.

Pour IPE360 :

It = 16270cm^4 et Lt = 20 m

Pour IPE400:


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56

Im = 23200 cm^4 et Lm = h = 7m.

Longueur de flambement du poteau :

* Alors Lf = Lm ((5+2K) / (5+K) ) = 10.14m.

Elancement : λx = Lf / ix = 10.14 / 0.165 = 61.45.

Contrainte de compression simple:

б= N / A = (76.58 * 10^3) / (84.5 * 10^-4) = 9.06 Mpa.

Contrainte critique d'Euler:

б

Coefficient d'éloignement de l'état critique:

µ

Coefficient d'amplification de la contrainte de compression:

Contrainte de flexion:

б

Coefficient d'amplification de la contrainte de compression:


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58

Alors IPE400 est vérifier dans le plan du long pan et par suite le profil

convenable pour le Poteau AB et DE et GH

5.2-Calcul en plasticité:

Le calcul en plasticité de la traverse conduit a un profil IPE300.

Vérifions donc le poteau avec le profil supérieur , soit IPE400.

Effort normale : N = 76.58KN

Effort de plastification :

Le calcul de ko est effectue a partir du grand élancement, soit

λx = 61.45

Lf = 10.14m

D'ou ko = 1.24 (d'après tableau B des valeurs du Ko).

Cmx = 1


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59

Mmx = 115.22 KN.m

KD = 1 (pas de risque de déversement)

Il faut vérifier que :

Alors IPE400 est acceptable.


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61

6.Calcul et vérification selon la condition du flèche:

On a : IPE400;

E = 2.1 * 10^11pa

Ix = 23200cm^4

q= 700N/m^2

q= 700*5 = 3500N/m

Mmax(A) = -41.76 KN.m

L=7m

Remplaçons chaque terme par sa valeur , on obtient:

( )


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6

7. Dimensionnement des renforts de traverse

7.1-Jarrets

La section retenue pour les traverses est généralement déterminée par le

moment au faitage MC ou MF; cette section est insuffisante pour reprendre le

moment MB a l'appui (MB > MC ).

Il convient donc de renforcer la traverse au niveau de l'encastrement avec les

poteaux, au moyen de jarrets.

Jarret


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62

Longueur du Jarret:

La longueur du Jarret se détermine en considérant qu'au point F, amorce du

jarret, la contrainte maximale dans la traverse est égale a бe.

*

MB = 74.38 KN.m

MC = 47.39 KN.m

* D'après le calcul , on trouve que :

j= -0.47m ou j= 2.47m

Alors on met une jarret a une distance : j = 2.47m.


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63

Section du Jarret:

Le jarret est réalisé par oxycoupage en biseau d'une poutrelle IPE400, et

soudage des deux tronçons après retournement.

180

220 1-oxycoupage

360

2-reconstitution

Par soudage

retournement


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64

7.2-Clés de faitage:

Les clés de faitage sont adoptées lorsqu'un profil de poutrelle pressenti pour

les traverses s'avère insuffisant pour reprendre le moment MC.

Plutôt que d'adopter le profil immédiatement supérieur, il est plus

économique de conserver le profil initialement est envisage et de le renforcer

localement, dans la zone médiane, par adjonction d'une clé de faitage, qui

apportera le complément d'inertie nécessaire.

Cette clé présente en outre l'avantage de raider les platines et donc de soulager

l'effort dans l'assemblage par boulons HR.


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65


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66

Chapitre 5

Calcul des assemblages et des soudures

1. introduction:

Dans ce chapitre, on fait le calcul des assemblages poteaux-traverse,

assemblage au faitage et l'assemblage jarret-travée.

2. Calcul des assemblages par boulons HR:

2.1-Principe:

Bien que présentant le même aspect qu'un boulon ordinaire, un boulon HR

(haute résistance) est constitue d'acier a haute limite élastique et comporte une

rondelle incorporée a la tète.

Lors du boulonnage, il est serre fortement, ce qui a pour effet de lui

communiquer un effort de précontrainte, qui agit parallèlement a l'axe du

boulon, donc perpendiculairement aux plans de contact des pièces ( c'est

pourquoi les boulons HR sont aussi appelés boulons précontraints).

Cette précontrainte développe, par frottement mutuel des pièces, une forte

résistance a leur glissement relatif.

Contrairement aux boulons ordinaires, les boulons HR ne travaillent pas au

cisaillement, mais transmettent les efforts par frottement.

Le coefficient de frottement des pièces en contact joue donc un rôle

prépondérant.


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67

2.2-Calcul des assemblages:

Il existe deux classes de boulons HR, définies en fonction de leur contrainte

limite d'élasticité бeb et de leur contrainte de rupture бr.

Les boulons HR1 ou HR10.9;

Les boulons HR2 ou HR 8.8;

Le premier chiffre correspond a : бr / 10

Le second chiffre correspond a : 10*(бeb / бr).

Allong.

Tige

(%)

Бeb

(daN/mm^2)

Бr

(daN/mm^2)

Appellation Repere

>=890100HR10.9HR1

>=126480HR8.8HR2

Effort de précontrainte dans les boulons

L'effort de serrage applique à un boulon HR est conduit jusqu'à ce que la

contrainte limite d'élasticité бeb de la tige soit atteinte.

Compte tenue des pertes de tension qui interviendront inévitablement et qui

sont estimées forfaitement a 20% de la tension initiale, l'effort final de

précontrainte Pv dans un boulon est donne par :


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68

Pv = 0.8 * As * бeb

As étant la section résistante de la tige du boulon, en fond de filet.

3027242220181614

Diamètre

nominal

du boulon

(mm)

561459353303245192157115

Section

resistant

As(mm^2)


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69

2.3-Assemblage Poteau – Traverse

N=32.31 KN

Q= 29.19 KN

M= -74.38 KN.m


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71

Poteau IPE360.

Poutre IPE360:

b=170mm

ea=8mm

es=12.7mm

h=360mm

h'=347mm

A=72.7cm^2.

Soit:

Coefficient de frottement: µ = 0.3

Epaisseur du platine = 10mm.

Moment extérieur:

Effort dans les boulons

La zone tendue est définie par : La ligne inferieure des boulons étant située en zone comprimée, il reste donc 8

boulons sollicitent en traction:


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7

-d1=400mm

-d2=260mm

-d3=190mm

-d4=120mm

di2

N1 9396 400 1032 2781 104 675KN

N2=43.9KN

N3 = 32 KN


72/103

72

N4 = 20.2 KN

Ni = 163.6 KN.La plus grand Ni est N1,

Il faut que: N1≤ Pv = 0.8*As*бeb;

Pour les boulons HR10.9:

N1 ≤ 0.8*As*бeb

Alors As

Alors soit diamètre = 14mmPour des boulons HR8.8:

D’où diamètre 16mm.

Vérification de l'effort de compression:

( √ ) * 163.6*10^2 ≤ 12.7(170+

√

*


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73

16360daN ≤ 61888 daN

Alors résultat acceptable……

Vérification de l'assemblage sous Q:

L'effort tranchant sollicitant un boulon vaut: Q1=Q/n= 29.19/10 = 2.92 KN

Il faut vérifier que: Q1 ≤ 1.1* Pv*µ

Boulons HR10.9, diamètre 14mm:

Pv = 0.8 * 153.9 * 90 = 11080 daN.

Q1 = 292 daN ≤ 1.1 * Pv * µ

292 ≤ 1.1 * 11080 * 0.3

292 ≤3656.4

Résultat acceptable…

Boulons HR 8.8, diamètre 16mm:

Pv = 0.8 * 201 * 64 = 10291.2 daN

Q1 = 292 daN ≤ 1.1 * 10291.2 * 0.3

292daN ≤ 3396 daN



74/103

74

Vérification de la pression diamétrale:

Pour HR10.9:

Q1/(d*e) = (2.92*100)/(14*10) = 2.08 daN/mm^2

4*бe = 4*24 = 96 daN/mm^2

Alors Q1/(d*e) ≤ 4*бe

Pour HR8.8:

Q1/(d*e) = (292*100)/(16*10) = 1.825 daN/mm^2 ≤ 4*бe.

2.4-Assemblage au faitage:

N = 29.31 KN

Q = 4.94 KN

M = 47.39 KN.m

Poteau IPE360

Poutre IPE360:

b=170mm

ea=8mm

es=12.7mm


75/103

75

h=360mm

h'=347mm

A=72.7cm^2.

Soit:



Moment extérieur:

Effort dans les boulons

La zone tendue est définie par :

La ligne inferieure des boulons étant située en zone comprimée, il reste donc 6



76/103

76

-d1=380mm

-d2=230mm

-d3=140mm

di2 N1 5041 380 103

2 2169 104 4415KN N2=26.7KN

N3 = 16.2KN

Ni = 87.05 KN.La plus grand Ni est N1,



N1 ≤ 0.8*As*бeb

Alors As

Alors soit diamètre = 14mm


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77

Pour des boulons HR8.8:



(√) * 8705daN ≤ 12.7(170+√

*

8705 daN ≤ 61997 daN



L'effort tranchant sollicitant un boulon vaut: Q1=Q/n = 4.94/8 = 0.617

KN




78/103

78

Pv = 0.8 * 153.9 * 90 = 11080 daN.

Q1 = 61.7 daN ≤ 1.1 * Pv * µ

61.7 ≤ 1.1 * 11080 * 0.3

61.7 ≤3656.4



Pv = 0.8 * 153.9 * 64 = 7879.68 daN

Q1 = 61.7 daN ≤ 1.1 * 7879.68 * 0.3

61.7daN ≤ 2600.3 daN



Pour HR10.9:

Q1/(d*e) = (0.617*100)/(14*10) = 0.44 daN/mm^2

4*бe = 4*24 = 96 daN/mm^2


Pour HR8.8:

Q1/(d*e) = (0.617*100)/(14*10) = 0.44 daN/mm^2 ≤ 4*бe


79/103

79

2.5-Assemblage jarret-travée:

La sollicitation maximale pour ce type d'assemblage dans la charpente (point

F) est:

M = 216.96 KN.m

N = -(NA + NB) = -(38.08+32.31) = -70.39KN

Q = -(VA+VB) = -(7.5+29.17) = -36.67 KN

Poteau IPE360

Poutre IPE360:

b=170mm

ea=8mm


80/103

81

es=12.7mm

h=360mm

h'=347mm

A=72.7cm^2.

Soit:



Moment extérieur:

Effort dans les boulons.

La zone tendue est définie par : La ligne inferieure des boulons étant située en zone comprimée, il reste donc 6


-d1=380mm

-d2=230mm

-d3=140mm


81/103

8

di

2

N1 2242 380 1032 2169 104 1964KN

N2=118.8KN

N3 = 72.3KN

Ni = 388 KN.La plus grand Ni est N1,



N1 ≤ 0.8*As*бeb

Alors As

Alors soit diamètre = 22mm

Pour des boulons HR8.8:



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82


( √ ) * 38800daN ≤ 12.7(170+√

*

38800 daN ≤ 60512.5 daN



L'effort tranchant sollicitant un boulon vaut: Q1=Q/n= 36.67/8 = 4.58 KN



Pv = 0.8 * 380 * 90 = 27369 daN.

Q1 = 458 daN ≤ 1.1 * Pv * µ

458 ≤ 1.1 * 27369 * 0.3

458 ≤ 9031.9



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83


Pv = 0.8 * 572 * 64 = 29314.8 daN

Q1 = 458 daN ≤ 1.1 * 29314.8 * 0.3

458 daN ≤ 9673 daN



Pour HR10.9:

Q1/(d*e) = (4.58*100)/(22*10) = 2.08 daN/mm^2

4*бe = 4*24 = 96 daN/mm^2


Pour HR8.8:

Q1/(d*e) = (4.58*100)/(27*10) = 1.69 daN/mm^2 ≤ 4*бe.


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3. Les assemblages par soudures:

3.1-Introduction

La soudure est un procède, qui permet d'assembler des pièces par liaison

intime de la matière, obtenue par fusion ou plastification.

Le soudage implique donc:

L'existence d'une source de chaleur suffisante pour obtenir la fusion du

matériau. Elle peut être d'origine électrique( résistance, arc, plasma..),

chimique ( combustion de gaz..) , mécanique ( friction),…

Une aptitude du matériau a être soude, appelée soudabilité. La soudabilité a

haute température dépend des qualités propres du matériau, mais également

de divers paramètres limitatifs, tels que:

-les modifications de la structure physico-chimique du matériau.

-l'apparition de fissurations et des criques au refroidissement.

-l'apparition de déformations géométriques dues aux effets de dilatation et

retrait.

-la naissance des contraintes internes.

-etc…..

Qui nécessite donc de prendre une série de précautions, sur lesquelles nous

reviendrons plus loin.

Le soudage présente, par rapport au boulonnage, plusieurs avantages:


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-il assure la continuité de matière, et de ce fait garantit une bonne

transmission des sollicitations.

-il dispense des pièces secondaires( goussets, attaches,…)

-il est de moindre encombrement et plus esthétique que le boulonnage.

En revanche, il présente divers inconvénients:

-le métal de base doit être soudable.

-le contrôle de soudures est nécessaire et onéreux.

-le contrôle des soudeurs est aléatoire.

-le soudage exige une main-d'œuvre qualifiée et un matériel spécifique.

Les procédés de soudage:

1. procédé par pression.

Les pièces chauffées jusqu'a l'état plastique sont assemblées par pression

simple ou martelage (forgeage). Procédé artisanal et marginal.

2. procédé par résistance électrique.

Les pièces sont superposées et placées entre 2 électrodes-presse, qui

réalisent des soudures par points. Procédé utilisable pour des tôles fines

seulement.


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Procédé par friction.

Ce procédé permet de rabouter 2 pièces, dont une au moins est de révolution.La rotation rapide d'une pièce, appliquée sur l'autre, plastifie le métal, qui flue.

Ce procédé nécessite cependant un usinage ultérieur pour ébavurer les

bourrelets.

Procédé chimique au chalumeau oxyacétylénique.

Il utilise la combustion d'oxygène et d'acétylène (stockes en bouteilles

métalliques), a une température d'environ 3000 degré, le métal d'apport étant

fourni par des baguettes d'acier fusible. Très utilise en chaudronnerie et en

serrurerie, car peu onéreux et très maniable, ce procédé est pourtant utilise en

construction métallique, car il est plus onéreux que les procèdes a l'arc pour

des sections d'acier .

Procédé au laser

Dans ce procédé, le laser émet un faisceau des photons et une lentille focalise

l'effet thermique du rayonnement sur un point très concentre (quelquesmicrons).

Il existe 2 types de lasers: le laser de puissance, qui extrait ses photons d'un

mélange gazeux ( gaz carbonique, azote, hélium) et le laser a impulsion d'un

mélange solide de YAG (grenat d'yttrium dope au néodyme).

D'une très grande précision, ce procédé est surtout utilise en mécanique de

précision et en horlogerie.


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Procédé par bombardement électronique.

Le bombardement électronique provoque la fusion du métal par conversion de

l'énergie cinétique des électrons en énergie thermique. Un canon à électrons

(cathode en tungstène) bombarde les électrons, qui sont accélères par un

champ électrique, puis un champ magnétique fait converger le faisceau en un

point.

Cette opération , réalisée sous vide, est de grande précision, et utilisée surtout

en nucléaire et en aéronautique.

Procédé à l'arc au plasma.

Un arc électrique est établi entre une électrode infusible en tungstène et les

pièces.

Une torche injecte de l'argon, qui, fortement ionise par l'arc (état plasma),

acquiert une grande vitesse. L'énergie thermique provient de l'arc, de l'énergie

cinétique des atomes et de la recombinaison ions-électrons, et permet

d'atteindre une température de 15000 degré.

Procédés à l'arc électrique.

Ce sont les procédés le plus couramment utilises en construction métallique.

Les électrodes peuvent être fusible ou non.

Procédé à électrode non fusible (TIG)


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L'arc est produit entre une électrode de tungstène non fusible et les pièces sous

jet d'argon, qui est un gaz inerte (d’où l'appellation de procédé T.I.G: Tungstène

Inerte Gaz).

Le métal d'apport est obtenu par fusion d'une baguette indépendante.

En atelier, ce procédé est semi-automatique ou automatique.

Procédés à électrodes fusibles.

Un arc électrique est crée entre une électrode fusible (cathode) et les pièces a

souder (anode), grâce a un générateur de courant, alternatif ou continu, defaible voltage, mais de fort ampérage (de 50 a 600 Ampères).

L'arc est produit par la cathode, qui émet des électrons, bombardes sur l'anode

à grande vitesse, provoquant l'ionisation des molécules sous le choc et donc

une forte élévation de température, qui entraine la fusion a la fois de la cathode

(électrode) et l'anode (zone de liaison des pièces à assembler).

Les particules fondues des cathodes sont projetées sur l'anode, au travers de

l'arc, et se déposent. Il suffit alors de déplacer la cathode le long du joint

d'assemblage pour constituer un cordon continu de soudure.

Ce déplacement peut être manuel (sur chantier), semi-automatique ou

automatique (en usine).

Parmi les procédés a électrodes fusibles, le procédé qui reste le plus employé

est celui a électrodes enrobées.

Electrodes enrobées.


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Les électrodes sont enrobées d'une gaine réfractaire. Lors de la fusion, cet

enrobage donne naissance a un laitier, qui permet:

De ralentir le refroidissement de l'acier, donc d'éviter un phénomène de

trempe et par la-même d'éviter de rendre l'acier cassant.

De protéger l'acier cotre l'absorption néfaste de l'oxygène et de l'azote

atmosphériques, qui le rendrait fragile.

D'améliorer la nature du métal d'apport, par inclusion d'éléments réducteurs.

De créer une torche de gaz incandescent, qui canalise les particules de métalfondu et les accélère (accélération supérieure a celle de la pesanteur g), ce qui

autorise les soudures verticalement, de bas en haut, et en plafond.

De stabiliser l'arc electrique, grace a l'inclusion de sels a faible tension

d'ionisation, permettant ainsi d'utiliser une source de courant alternatif.

Il existe parallèlement, des procédés à électrodes nues (non enrobées).

Electrodes nues.

Les électrodes a fil nu, qui étaient utilisées a la naissance du soudage électrique,

présentaient alors tous les inconvénients énumères précédemment, que

l'enrobage permet de supprimer (notamment la nécessite d'utiliser une source

de courant continu).

Mais le développement de techniques récentes, qui consistent a noyer l'arc

électrique dans un jet de gaz, permettent de s'affranchir des divers

inconvénients précités, tout en gardant des électrodes nues.


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Ce procédés tendent a se développer rapidement aujourd'hui. Il s'agit

notamment:

Du procédé MIG (Métal Inerte Gaz), qui consiste a utiliser une électrode en

atmosphère protectrice (dans un gaz inerte, en principe de l'argon).

Du procédé MAG (Métal Active Gaz), qui utilise du gaz carbonique en

remplacement de l'argon, le gaz carbonique n'étant pas inerte puisqu'il se

décompose.

En résumé, plus un procédé est de puissance élevée, plus la pénétration des

aciers est forte, plus la température est élevée et plus le faisceau énergétique

est concentre (grande précision et faibles déformations, car les zones très

chaudes sont très localisées).

Les procédés de faible puissance sont utilises en construction métallique, car ils

sont peu onéreux.

En outre, leur précision et le degré de finition obtenu sont bien suffisants.

Parmi ces procédés a faible puissance, les procédés TIG et MAG se développent

actuellement, au détriment des procédés a électrodes enrobées, du fait de leur

plus grande vitesse d'exécution et de leur industrialisation (fonctionnement

automatique en usine).


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3.2-Calcul de la soudure

L'effort normal N est reparti uniformément entre tous les cordons.

L'effort tranchant Q se repartie uniformément entre les cordons de l'âme

Le moment fléchissant M est repris par les cordons des semelles, avec M = N'

ha.

Cordons d'ailes:

Sous les efforts N et N', les cordons d'ailes sont a considérer comme des

cordons frontaux, dans lesquels les contraintes valent:

Pour N: Ƭ(parallèle) = 0;

Ƭ(perpendiculaire)= (√ ) Pour N': Ƭ'(parrall.) =0


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Ƭ'(perpendiculaire)= (√ )

Cordons d'âme:

Sous l'effort N, les cordons d'âme sont a considéré comme des cordons

frontaux, soit: б (√ ) Sous l'effort Q; les cordons d'âme sont a considéré comme des cordons

latéraux, soit :

б= Ƭ(perp.) = 0; et: Ƭ

Finalement condition de résistance:

Pour les cordons d'ailes:

*

Pour les cordons d'âme:

* * Avec:

Et


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3.3-Soudage platine – traverse:

IPE360:

L1 = b = 170mm

L2 = 81mm

L3 = 334mm

N = 32.31 KN

Q = 29.19 KN

Me = 93.96 KN.m

K = 0.7 (pour acier E24, main d'œuvre).

Poutre IPE360: ha = h' = 347mm

N' = Me / ha = 93.96 / 0.347 = 270.77 KN

il faut que: Donc on prend: Alors

Alors:


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Et: Alors:


* Alors: 14.28 daN/mm^2 < 24 daN/mm^2


* * Alors: 1.45 daN /mm^2 < 24 daN/mm^2


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3.4-Soudage de jarret avec le poteau:

B

6.56

N=38.08KN.m

Q=7.5KN.m

M=0.89-(38.08*6.56)=-249KN.m

K = 0.7 (pour acier E24, main d'œuvre).

Poutre IPE360: ha = h' = 386.5mm

N' = Me / ha = 249 / 0.3865 = 644 KN


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il faut que: on prend:

Alors Alors: Et:

Alors:


* Alors: 3.2 daN/mm^2 < 24 daN/mm^2


* * Alors: 8.9*10^-2 daN /mm^2 < 24 daN/mm^2


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Chapitre 6

Pont roulant

1. Choix d'un profil pour le pont roulant:

Le pont roulant est forme de deux poutres, ces deux poutres doivent

supporter une charge ponctuel variable est égale a 7 tonnes; alors une seule

poutre du pont roulant doit supporter un effort ponctuel variable est égale a3.5 tonnes.

3.5tonnes

A B

L = 19m;


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Le moment maximal est au milieu

Mmilieu = RA * x avec: RA = 1.75 tonnes

Et x = L / 2 = 9.5m

Mmilieu = 1.75 * 1000* 9.5 = 16625 daN.m

M = (I/V)x * бe alors (I/V)x = M/бe = 16625000 / 24

Alors (I/V)x = 692.7 cm^3.

Ce qui donne IPE330.

2. Vérification de la condition de flèche:

Méthode des forces:

Cas réel:

P

Pl/2 x Pl/2

M(x) = Px / 2 avec 0≤ x ≤ L/2.


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Cas virtuel:

1KN

0.5KN x 0.5KN

M'=x/2 0≤x≤l/2

f =

f =

L / 500 = 19 / 500 = 0.038mf > L/500 donc IPE330 n'est pas acceptable.

Soit IPE360:

f =

Inacceptable.Soit IPE400:

f =

Inacceptable


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Soit IPE450:

f=

Acceptable

Et par suite le profil le plus convenable pour le pont roulant est IPE450.

3. Condition de glissement:

Vue de haut :

Vue de face :

P /2 /2p/2 p/2


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1

б 0.106 daN/mm^2б .бf+бN=11.08+0.106=11.186daN/mm^2


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4.2-Vérification de la condition de flèche:

Alors HEM140 est acceptable

Et par suite le profil adopte pour la poutre de roulement est HEM140.


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References:

Cours de construction métallique (Fruitet Louis).

Calcul des structures métalliques selon l eurocode 3

(Jean Morel).

Conception et calcul des structures métalliques (Jean

Morel).

Les charpentes métalliques (Kienert George).

Construction métallique et mixte en acier (Bourrier

Pierre).

Construire en acier.

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