Assemblages charpente en acier Flashcards
Comment les composantes en acier sont-elles assemblées ?
Les composantes en acier, souvent constituées de surfaces planes, sont assemblées en plaçant deux surfaces l’une sur l’autre ou l’une contre l’autre, puis en les joignant par soudure ou boulonnage.
Le transfert des charges entre les plaques se fait par des efforts de cisaillement ou de tension.
Quelle est la différence entre les assemblages soudés et boulonnés en acier ?
Les assemblages soudés sont plus résistants et faciles à réaliser en usine, où les conditions de travail sont optimales.
Sur le chantier, on préfère utiliser des assemblages boulonnés, qui sont plus pratiques.
En général, les assemblages en usine sont soudés, tandis que ceux sur le chantier sont boulonnés
Comment les charges sont-elles transférées dans les assemblages boulonnés en acier ?
Le transfert des charges dans les assemblages boulonnés peut se faire par cisaillement ou tension :
Pour les assemblages boulonnés sollicités en cisaillement, la friction entre les plaques peut accroître la résistance, et cette résistance augmente avec la force de serrage des boulons.
Pour les assemblages boulonnés sollicités en tension, l’allongement axial des boulons doit être pris en compte, car il n’est pas négligeable contrairement aux déformations de cisaillement.
Quels sont les deux types d’assemblage pour joindre des pièces en acier et quelles sont leurs différences ?
Il existe deux types d’assemblage pour joindre des pièces en acier : les joints rotulés et les joints rigides.
Joints rotulés : Permettent aux pièces de pivoter librement l’une par rapport à l’autre. Utilisés principalement en chantier pour leur simplicité et économie, ils produisent des structures isostatiques, non sensibles aux variations thermiques ou au tassement des fondations.
Joints rigides : Empêchent toute rotation entre les pièces, produisant des charpentes hyperstatiques, plus efficaces structurellement mais sensibles aux variations de température ou au tassement des fondations. Ces joints sont idéalement réalisés par soudure en usine.
Quelles sont les différences entre une structure hyperstatique et une structure isostatiques ?
Qu’est-ce qu’un joint semi-rigide et comment diffère-t-il des joints rotulés et rigides ?
Les joints ne sont rarement parfaitement rotulés ni parfaitement rigides :
Joints rotulés : Bien que les boulons opposent une faible résistance à la rotation, elle est généralement négligée.
Joints rigides : En utilisant des boulons sollicités en tension, l’allongement de ces boulons permet une certaine rotation, créant ainsi des joints semi-rigides. Ces joints sont moins efficaces que les joints rigides, mais leur facilité d’assemblage avec des boulons compense largement cette perte d’efficacité par rapport aux soudures.
L’utilisation des joints semi-rigides a été facilitée par l’avènement des logiciels modernes d’analyse de structure et de modélisation 3D.
Comment les tiges filetées sont-elles utilisées dans l’assemblage des fondations en acier ?
Avant de couler les murs et semelles de fondation en béton, des tiges d’acier filetées sont placées. Une plaque d’assise en acier, percée de trous, est soudée en usine à la base du poteau.
Deux tiges filetées créent un joint rotulé.
Quatre tiges filetées, placées aux quatre coins de la plaque d’assise, forment un joint semi-rigide.
Ce dernier type d’assemblage est privilégié car il facilite l’érection de la charpente, rendant les poteaux auto-portants.
Comment aligne-t-on et met-on à niveau un poteau en acier sur une semelle en béton ?
Des écrous de mise à niveau ou des cales en acier sont placés sous la plaque en acier pour aligner précisément le poteau et le mettre à niveau.
L’espace vide entre la plaque d’acier et la semelle en béton est ensuite comblé par un mortier expansif pour assurer une bonne liaison entre la plaque et la semelle, qui n’est jamais parfaitement plane.
Comment les poteaux en acier sont-ils assemblés sur plusieurs étages d’un bâtiment ?
Pour limiter le nombre de joints, les poteaux en acier couvrent généralement plusieurs étages, leur longueur étant limitée par les contraintes de transport. Les sections de poteaux sont superposées et assemblées au-dessus des planchers pour faciliter le travail des monteurs.
Si les poteaux ont des dimensions similaires, ils sont reliés par des plaques d’acier boulonnées sur leurs ailes.
Si les poteaux sont de tailles différentes, une plaque d’acier est soudée au sommet du poteau inférieur, et le poteau supérieur est boulonné dessus, avec ses ailes soudées à la plaque en chantier.
Comment assembler deux profilés tubulaires de manière esthétique ?
Deux profilés tubulaires peuvent être assemblés en boulonnant deux plaques préalablement soudées aux extrémités des profilés.
Une variante plus esthétique consiste à recouvrir le joint d’une plaque de finition, ce qui peut rendre le joint invisible.
Pourquoi les assemblages entre les poteaux sont-ils réalisés au-dessus des planchers ?
Les assemblages entre les poteaux sont réalisés un peu au-dessus des planchers pour faciliter le travail des monteurs de charpente.
Comment réaliser un assemblage rotulé entre une poutre et un poteau ?
Un assemblage rotulé entre une poutre et un poteau se réalise généralement en utilisant deux cornières en acier placées dos à dos et soudées au poteau ou à la poutre en usine.
Au chantier, l’âme de la poutre, préalablement percée, est insérée entre les cornières et boulonnée au poteau.
Les trous dans la poutre sont légèrement plus grands que le diamètre des boulons (parfois oblongs) pour permettre des ajustements. Un écart minimal de 12 mm est souvent ménagé entre la poutre et le poteau.
L’espacement entre les boulons est généralement de 75 mm, et le nombre de boulons dépend de la force à transmettre.
Comment assembler une poutre sur un poteau lorsque l’espace est limité pour placer les cornières dos à dos ?
Lorsque la poutre est assemblée selon l’axe faible du poteau et qu’il n’y a pas assez d’espace pour placer les deux cornières dos à dos ou pour serrer les boulons, l’assemblage se fait via deux cornières en acier placées sur les ailes inférieure et supérieure de la poutre.
La cornière inférieure, soudée au poteau, transmet toute la charge de la poutre vers le poteau.
La cornière supérieure, boulonnée, joue uniquement un rôle de stabilisation.
Si la poutre est plus large que le poteau, les ailes de la poutre sont découpées pour s’insérer entre les ailes du poteau.
Comment assembler les poteaux HSS de forme carrée, rectangulaire ou circulaire ?
Pour les poteaux HSS de forme carrée ou rectangulaire, les assemblages sont les mêmes que pour les poteaux en forme de I.
Pour les poteaux HSS de forme circulaire, une plaque d’acier est insérée dans une fente découpée dans le profilé HSS, et les poutres sont boulonnées à cette plaque.
Comment rendre un assemblage poteau-poutre rigide ?
Pour qu’un assemblage poteau-poutre soit rigide, il est nécessaire que les ailes de la poutre transmettent des efforts de compression ou de tension au poteau.
La manière la plus efficace d’assurer la transmission de ces efforts est de souder les ailes de la poutre au poteau.
Cela nécessite généralement de placer des raidisseurs entre les ailes du poteau, dans le plan horizontal des ailes de la poutre. (Le rôle des raidisseurs sera expliqué ultérieurement).
Comment faciliter l’assemblage d’une poutre au poteau au chantier ?
Pour faciliter l’assemblage au chantier, l’aile de la poutre peut être, dans un premier temps, boulonnée au poteau comme dans le cas des assemblages rotulés.
Deux plaques d’acier soudées au poteau en usine peuvent par la suite être fixées aux ailes de la poutre.
Ces assemblages peuvent être boulonnés ou soudés.
Comment réaliser un joint semi-rigide entre une poutre et un poteau ?
Un joint semi-rigide peut être réalisé en soudant en usine une plaque à l’extrémité de la poutre et en la boulonnant au poteau en chantier.
Les boulons sont sollicités en tension pour transmettre la charge de la poutre au poteau, ce qui occasionne une certaine perte de rigidité due à l’allongement des boulons.
Bien que moins efficaces, les assemblages semi-rigides sont désormais plus utilisés que les assemblages rigides, car ils sont plus faciles à réaliser.
Les logiciels modernes d’analyse de structure permettent de prendre en compte des joints avec un facteur de fixité variant de 0 (parfaitement rotulé) à 1 (parfaitement encastré).
Comment accroître l’efficacité des joints semi-rigides ?
L’efficacité structurale des joints semi-rigides peut être accroître en ajoutant un jarret.
Le jarret est une pièce qui augmente localement le bras de levier entre les boulons, ce qui augmente l’effort maximal de flexion que l’assemblage peut supporter.
En augmentant la rigidité de l’assemblage, le jarret réduit également les déformations du cadre rigide.
Comment les poutrelles ajourées sont-elles assemblées aux poutres principales ?
L’extrémité des poutrelles ajourées est assemblée avec des sièges, constitués de deux cornières placées dos à dos et soudées en usine.
Au chantier, ces sièges sont déposés sur les poutres principales et boulonnés à travers des trous de forme oblongue pour permettre des ajustements.
La surface supérieure des poutrelles est ainsi située au-dessus de la poutre (les sièges mesurent généralement entre 65 mm et 150 mm de hauteur dans les bâtiments usuels).
Pourquoi l’aile supérieure des poutrelles ajourées utilisées pour les toitures est-elle souvent inclinée ?
L’aile supérieure des poutrelles ajourées est souvent inclinée pour permettre l’évacuation de l’eau de pluie vers les drains.
Comment la technique de prolongation de l’aile supérieure des poutrelles est-elle utilisée pour les porte-à-faux ?
Lorsque la toiture ou les planchers se poursuivent en porte-à-faux (< 2,5 m), l’aile supérieure de la poutrelle est souvent prolongée jusqu’à l’extrémité du porte-à-faux. Cette aile peut être renforcée localement avec des cornières plus grosses ou des profilés en forme de C. La longueur du porte-à-faux ne doit pas excéder le tiers de la portée centrale.
Quelles sont les différentes options pour l’Assemblage des poutrelles ajourées et des porte-à-faux?
Que faire lorsqu’un porte-à-faux est trop long pour être soutenu par la poutre principale ?
Pour les porte-à-faux longs, on peut placer toute la poutrelle au-dessus de la poutre principale. Si ce n’est pas possible, on divise la poutrelle en deux sections : une dans la travée centrale et l’autre dans le porte-à-faux. Les ailes supérieures de la section en porte-à-faux reposent sur la poutre principale, tandis que les ailes inférieures sont reliées par boulonnage.
Comment les poutrelles en forme de I sont-elles fixées aux poutres principales ?
Les poutrelles en forme de I sont fixées aux poutres principales à l’aide de deux cornières placées dos à dos. Celles-ci sont soudées en usine à une composante et boulonnées à l’autre en chantier. L’aile supérieure de la poutrelle est découpée pour s’adapter à la forme de la poutre, de sorte que les surfaces supérieures de la poutrelle et de la poutre principale soient au même niveau. Parfois, les cornières sont remplacées par une plaque soudée à l’extrémité de la poutrelle.
Que se passe-t-il lorsque la toiture ou le plancher est en porte-à-faux ?
Lorsque la toiture ou le plancher est en porte-à-faux, les poutrelles en forme de I sont généralement déposées sur la poutre principale et se prolongent jusqu’à l’extrémité du porte-à-faux. Cependant, cette option réduit l’espace libre sous la poutre. Pour les poutrelles situées dans l’axe des poteaux, des profilés en forme de C sont utilisés, passant de chaque côté du poteau et étant boulonnés à ses ailes. Les âmes de la poutre et des poutrelles sont renforcées par des raidisseurs au niveau des points d’appui. Il est recommandé que le porte-à-faux ne dépasse pas le tiers de la traversée centrale.
Comment réaliser un assemblage rotulé entre deux poutres ?
Pour réaliser un assemblage rotulé entre deux poutres, la jonction doit se faire uniquement par l’âme. Les boulons transmettent l’effort d’une poutre à l’autre par cisaillement, permettant aux deux pièces de pivoter librement l’une par rapport à l’autre. Puisque les ailes de la poutre ne transmettent aucun effort, le moment fléchissant au joint est forcément nul.
Comment réaliser un assemblage rigide entre deux poutres ?
Pour réaliser un assemblage rigide entre deux poutres, il est nécessaire que les ailes de la poutre puissent transférer des efforts de compression ou de tension d’une pièce à l’autre pour générer un moment fléchissant. L’assemblage des ailes se fait par l’intermédiaire de plaques de transfert boulonnées (ou soudées) sur les ailes. Les charges verticales (effort tranchant) sont transmises d’une pièce à l’autre par un joint boulonné au niveau de l’âme, comme dans l’assemblage rotulé.
On peut plus simplement réaliser un assemblage semi-rigide entre deux poutres en soudant deux plaques d’acier à leurs extrémités. Ces plaques seront boulonnées ensemble au chantier.
Comment sont fixés les éléments de contreventement en diagonale aux poteaux ou aux poutres ?
Les éléments de contreventement en diagonale sont fixés aux poteaux ou poutres à l’aide de goussets en acier. Ces goussets sont percés de trous et généralement soudés en usine sur le poteau ou la poutre. Les membrures diagonales, fabriquées en cornières, profilés en I ou profilés tubulaires, sont ensuite boulonnées au chantier.
Quels sont les types d’assemblages couramment utilisées pour assenbler les contreventements horizontaux qui utilisent des profilés tubulaires HSS ?
Comment fabrique-t-on des pièces moulées en acier et quelles sont leurs applications ?
Les pièces moulées en acier sont produites en versant de l’acier en fusion dans un moule fait de sable compacté et de résine, le sable étant choisi pour sa résistance à la chaleur. Ces pièces sont relativement coûteuses et sont principalement utilisées pour des raisons esthétiques. Les petites pièces, souvent en acier inoxydable, sont fabriquées en série, tandis que les pièces plus grandes sont sur mesure et servent à l’assemblage de membrures en acier. En raison de leur prix élevé, elles sont généralement utilisées dans des projets spécifiques.
Quel est l’usage des pièces moulées en acier inoxydable et comment sont-elles produites ?
Les pièces moulées en acier inoxydable servent principalement comme composants d’assemblage aux extrémités des câbles. Elles sont produites en série par des fabricants spécialisés dans ce domaine.
