Les pathologies des ouvrages métalliques

L’assemblage

Assemblage par soudage : on crée une continuité de matière entre deux pièces différentes par création d’un cordon de soudure provenant de la fusion d’une partie des pièces à assembler ou d’un métal d’apport. La continuité métallique entre les deux pièces ne peut en effet être obtenue qu’à partir d’un état liquide, ce qui permettra la naissance de grains communs lors du refroidissement. Les deux procédés principaux utilisés en construction métallique sont le soudage à l’arc à l’électrode enrobée (sur chantier principalement) et le soudage à fil électrode fusible sous protection gazeuse (MIG-MAG, en atelier) Assemblage par boulons : Le boulonnage est une méthode d’assemblage mécanique démontable Les boulons servent à créer une liaison de continuité entre éléments ou à assurer la transmission intégrale des efforts d’une partie à l’autre d’une construction. [3][4] Dans le cas de grands ouvrages, le boulonnage convient mal à l’assemblage des pièces épaisses et fortement sollicitées : il n’assure qu’un placage imparfait. Quand ils sont utilisés, ces assemblages boulonnés servent donc surtout à solidariser sur chantier les entretoises ou les pièces de la structure aux poutres principales.

Le boulonnage est aussi utilisé pour assembler des éléments secondaires ou des éléments provisoires. Dans le cadre de réparation d’ouvrages in situ, la technique du boulonnage est utilisée sur ouvrages anciens en remplacement du rivet ou en cas d’impossibilité de soudage métallurgique .

Conception structurale La toiture

La toiture constitue la partie supérieure d’une structure. La fonction de la toiture est double ; d’une part, elle doit assurer la répartition des charges (fonction porteuse) et, d’autre part, elle assure le rôle de fermeture (fonction de protection qui doit être durable, et doit bloquer toutes infiltrations de poussière, neige poudreuse, oiseaux, etc). La toiture est considérée comme la cinquième façade du bâtiment La composition d’une toiture dépend de sa conception structurale, ainsi que de ses fonctions. Dans notre cas, la toiture est inclinée et elle est constituée de plusieurs éléments : Poutres en treillis : Elles sont constituées d’une membrure supérieure, d’une membrure inferieure et d’un treillis constitué de montants et de diagonales Les fermes à treillis droites sont encastrées dans un montant d’extrémité (poteau)

Pannes : La panne est une pièce de charpente posée horizontalement sur les fermes (des éléments porteurs). Elle supporte les chevrons. Elle relie les fermes et/ou les pignons et sert de support au système de couverture Le rôle principal de cette structure est de supporter la couverture et de transmettre les charges aux cadres et aux fermes.

En génie civil, un contreventement est un système statique destiné à assurer la stabilité globale d’un ouvrage vis-à-vis des effets horizontaux issus des éventuelles actions sur celui-ci (par exemple : vent, séisme, choc, freinage, etc.). Il sert également à stabiliser localement certaines parties de l’ouvrage (poutres, poteaux) relativement aux phénomènes d’instabilité(flambage ou déversement).Afin d’assurer la stabilité globale d’un bâtiment, il est nécessaire que celui-ci soit contreventé selon au moins trois plans verticaux non colinéaires et un plan horizontal ; on distingue donc les contreventements horizontaux (destinés à transmettre les efforts horizontaux dans les fondations) des contreventements horizontaux (destinés à s’opposer aux effets de torsion dus à ces efforts.

Panneaux en TN 40 : Le panneau sandwich, principale est un composant mono-bloc constitué de deux parements en tôle d’acier galvanisé, pré laquée et d’un noyau de mousse dure. Cette conception permet d’obtenir un panneau composite ayant une portance élevée et une grande rigidité Ils offrent l’avantage de rassembler en un seul élément les trois rôles principaux d’une toiture : le pare-vapeur, l’isolation et l’étanchéité. Ces panneaux permettent un écartement des pannes relativement grand et représente surtout un gain de temps appréciable au montage. Ils se composent de deux lobes en acier plats ou nervurés et d’une âme rigide isolante .Ils sont collés sous pression ou réalisés par injection de mousse après assemblage sous presse. Les panneaux se rassemblent entre eux par emboitement latéral assurant une parfaite étanchéité et une isolation thermique.

M.Rezni & SM.Rahmi Chapitre IV : Etude sismique Les actions sismiques sur un bâtiment sont des actions dynamiques complexes. Elles se manifestent par des mouvements essentiellement horizontaux imposés aux fondations. Les constructions résistent à ces mouvements par des forces d’inertie dues à leur masse qui s’opposent aux mouvements. Ce qui entraîne bien entendu des efforts dans les structures. Le but de l’étude sismique est la détermination des efforts induits et leur distribution dans le système de stabilité. Pour cela l’application de règlement parasismique actuelle « RPA99 version2003 » nous aide pour le calcul des charges sismiques et les dispositions constructives obligatoires pour toutes les constructions abritant des personnes, situées dans toutes les zones sauf 0. C’est en général l’ingénieur du bureau d’études qui est chargé d’appliquer ces règles et de dimensionner les éléments en béton armé, acier, bois ou bien mixtes. D’après le RPA la détermination de la réponse d’une structure et son dimensionnement peuvent se faire par trois méthodes de calcul

Méthode statique équivalente.

Méthode d’analyse spectrale.

Méthode d’analyse dynamique par accélérographe.

Suivant la particularité de la structure, notre calcul se fera par la méthode d’analyse modale spectrale. Principe de la méthode Le principe de cette méthode réside dans la détermination des modes propres de vibrations de la structure et le maximum des effets engendrées par l’action sismique, celle-ci étant représentée par un spectre de réponse de calcul. Les modes propres dépendent de la masse de la structure, de l’amortissement et des forces d’inerties. Ces effets sont par la suite combinés pour obtenir la réponse de la structure [RPA99-Ver2003].

Etude du bassin

Le calcul est analogue à celui des réservoirs parallélépipèdes, mais ici étant donné la hauteur relativement faible des parois vis-à-vis des dimensions en plan, l’assimilation des parois à des consoles encastrées dans le radier est soumis à une pression hydrostatique est généralement mieux appropriée. Les efforts de traction horizontaux dans les parois doivent être équilibrés par des armatures calculées dans cet objectif. En effet, lorsque le bassin est vide, les parois subissent la poussé des remblais et lorsque il est plein celles de l’eau (poussée hydrostatique). Le bassin et aussi soumis à une poussée hydrodynamique (cas d’un séisme) et de la poussée des terres simultanément (réaction du sol). La poussée de l’eau exerce des efforts de flexion sur les parois la poussé du remblai produit des efforts de même nature que ceux de l’eau, mais dans d’intensité plus faible.

Conclusion générale

Arrivant à la fin de ce modeste travail, qui nous a donné une occasion pour appliquer et approfondir toutes nos connaissances acquises durant le cursus de formation d’ingénieur. Cette expérience nous a permis aussi de faire mieux comprendre le domaine de la construction en charpente métallique qui nous a donné l’occasion d’un côté d’assimiler les différentes techniques et logiciel de calcul ainsi que la réglementation régissant les principes de conception et de calcul des ouvrages dans ce domaine, et développée les idées à partir de la lecture des déférentes références bibliographiques et surtout grâce au côtoiement d’ingénieurs et de chercheurs dans le domaine de génie civil. Notre modeste projet de fin d’études, indéniablement perfectible, consiste à présenter, dans son aspect théorique, la réalisation d’une piscine olympique dont l’ossature est essentiellement composée de deux blocs en charpente métallique. Notre travail s’arrête pas à l’étude de la structure et le dimensionnement des éléments de cette dernier, mais il nous a ramenée aussi à faire une protection de la structure contre l’incendie, protection du béton et aussi celle du métal pour maître les usagée dans une situation plus sécurisée. A la fin de ce projet qui constitue pour nous une première expérience dans un domaine très vaste, il nous acquis des grandeurs très important pour mettre le premier pas dans la vie professionnelle.

Table des matières

Introduction générale
Chapitre 1 : Présentation de l’ouvrage
I.1. Introduction
I.2. Présentation du projet
I.3. Données géométriques de l’ouvrage
I.4. Localisation et données concernant le site
1.5. Règlements utilisés
I.6. Matériaux utilisés
Acier
Béton armé
Boulons d’assemblage
I.7. l’assemblage
I.8. Conception structurelle
I.9. Le dimensionnement des différents éléments
I.10. Conception structurale
a) Partie horizontale
La toiture
Poutres en treillis
Le contreventement
Panneaux en TN 40
b) Partie verticale (les façades)
Chapitre 2 : Descente des charges
II .1 Introduction
II.2 La charge permanente
II. 3 Les surcharges d’exploitation
II.4 Surcharge climatiques
II.4.1 Introduction
II.4.2 Charge de la neige
II.4.3 l’effet de vent
II.4.3 .1 Introduction
II.4.3.2 Action de vent sur la construction
II.4.3.3 calcul détaillée de l’effet de vent
II.5 Conclusion
Chapitre 3 : Etude des éléments secondaires
IV.1 Introduction
IV.2 Principe de la méthode
a. Classification des zones sismiques
b. Classification de l’ouvrage
IV.3 Spectre de réponse de calcul
IV.4 Analyse dynamique de la structure
IV.4 .1 Modélisation de la structure
IV.4.2 Analyse modale
IV.4.3 Nombre des modes à considérer (RPA99 /V2003)
IV.5 Vérification de la période fondamentale de la structure
IV.5.1 Vérification de la force sismique à la base-
VI.6 Conclusion
Chapitre 5 : Etude des éléments structuraux
V.1 Etude du contreventement
V.1.1 contreventement verticaux (palée de stabilité)
V.1.2 contreventement horizontaux (Poutre au vent)
A/section de la diagonale
B/ vérification des contraintes
V.2 Etude de la ferme
V.2.1 Introduction
V.2.2 Types de fermes
V.2.3 Choix de la ferme
V.2.4 Calcul des efforts dans les barres
V.3 Pré -dimensionnement des poteaux
V.3.1 Introduction
V.3.2 Pré -dimensionnement de poteau coté long-pan en béton armé
V.3.2.1 vérification du poteau au flambment
V.3.2.2 Calcul de ferraillage
V.3.3 Pré -dimensionnement de poteau coté pignon en béton armé
V.3.3.1 vérification du poteau au flambment
V.4 Les tiges d’ancrage
V.4.1 Vérification des tiges d’ancrage
V.4.3 Résistance des tiges d’ancrage au cisaillement
V.5 Les pieds de poteaux
V.5.1 Dimensionnement de la plaque d’assise
V.5.2 Cordons de soudure
V.5.3 Résistance de calcul à l’écrasement du matériau de scellement
V.5.4 Estimation de l’aire de la plaque d’assise poteaux
V.5.5 Surface de la platine
V.5.6 Vérification de la résistance de calcul de la plaque d’assise
V.5.7 Détermination de l’épaisseur minimale requise de la plaque d’assise
V.5.8 Calcul de la largeur d’appui additionnel C
V.5.9 Calcul de la section efficace Aeff
V.5.10 Calcul de la résistance à l’effort axial
V.5.11 Calcul de la résistance de la plaque d’assise au moment fléchissant
V.5.12 Vérification de la résistance au cisaillement de la plaque d’assise
V.6.1Ferraillage longitudinal
V.6.1.2 Ferraillage sur appui
V.6.2 Vérifications nécessaires pour les poutres
V.6.2.1 Condition de non fragilité
V.6.2.2 Pourcentage exigé par les RPA99
V.6.2.3 Ferraillage transversal
Chapitre 6 : Etude de Fondation
VI.1 Introduction
VI.2 Les types des fondations
VI.3 Choix des fondations
VI.4 Dimensionnement de Semelle filante sous plusieurs poteaux
VI.4.1 Dimensionnement de Semelle filante sous huit poteaux
VI.4.1.1 Calcul du ferraillage
VI.4.1.2 Vérification à l’ELSU13T
VI.4.2 Dimensionnement de Semelle filante sous trois poteaux
VI.4.2.1Calcul du ferraillage
VI.4.2.2vérification à l’ELS
VI.4.3Dimensionnement de Semelle filante sous deux poteaux
VI.4.3.1Calcul du ferraillage
VI.4.3.2 Vérification à l’ELS
VI.5 Calcul des longrines
VI.6 conclusion
Chapitre 7 : Etude des assemblages
VII.1 Introduction
VII.2 Définition
VII3 Fonctionnement des assemblages
VII.4 Classification des assemblages
VII.5 Classe des boulons
VII.6 Calcul des assemblages
VII.6.1 L’épaisseur du gousset
VII.6.2 Assemblage des éléments de la ferme
VII.6.2.1 Assemblage par soudure
VII.6.2.2 Vérification de la soudure au cisaillement
VII.7 Eclissage de la ferme
VII.7.1 Assemblage membrure supérieure et inférieure gousset
VII.7.1.1 Positionnement des trous pour boulons
VII.7.1.2 Calcul du nombre des boulons
VII.7.1.3 Vérification de la pression diamétrale
VII.7.2 Assemblage montant gousset
VII.7.2.1 Positionnement des trous pour boulons
VII.7.2.2 Calcul du nombre des boulons
VII.7.2.3 Vérification de la pression diamétrale
VII.7.3 Assemblage diagonal gousset
VII.7.3.1 Positionnement des trous pour boulons
VII.7.3.2 Calcul du nombre des boulons
VII.7.3.3 Vérification de la pression diamétrale
VII.7.4 Assemblage membreur superieure gousset
VII.7.4.1 Positionnement des trous pour boulons
VII.7.4.2 Calcul du nombre des boulons
VII.7.4.3 Vérification de la pression diamétrale
VII.8 Disposition constructive
VII.9 Conclusion
Chapitre 8 : Etude du bassin
VIII.1 Introduction
VIII.2 Présentation du bassin
VIII.3 Calcul des poussés
VIII.3.1 Poussées hydrauliques (Ph)
VIII.3.2 Poussées hydrodynamiques (Phd)
VIII.3.4 Modélisation
VIII.4 Dimensionnement des éléments
a) Coffrage des voiles
b) Coffrage du radier
VIII.5 Calcul du ferraillage
a. Ferraillage du radier
b. Ferraillage du voile
Chapitre 9 : Protection et entretien de la structure
IX .1 Introduction
IX .2 La démarche de diagnostic et le projet de réparation et d’entretien
IX.3 Les pathologies des ouvrages métalliques
IX.3.1 La corrosion
IX .3.2 La fragilité
IX.3.3 La fatigue
IX.3.4 Déconsolidation des assemblages
IX .4 Résistance au feu
IX .4.1 La résistance au feu
IX .4.2 Résistance au feu des constructions en acier
IX .4.3 Les peintures intumescentes
IX .5 Les pathologie du béton
IX .5.1 Lessivage
IX .5.2 Alcali-réaction
IX .5.3 Retrait
IX .5.4 Attaque des ions chlorures
IX .6 Conclusion

Télécharger le rapport complet