Charpente en acier Flashcards
Composantes de Base
De quoi est composé la charpente d’un bâtiment avec la charpente en acier la plus simple ?
On peut construire tout un bâtiment en acier en utilisant essentiellement deux composantes: des profilés laminés en forme de I et des tôles ondulées.
Notion de travée structurale
Quelle est la définition d’une travée?
La travée est** un ensemble unitaire constitué de poutres et de poutrelles supportées par des poteaux**. La charpente d’un bâtiment est construite en juxtaposant des travées les unes à côté des autres dans les plans horizontaux et verticaux.
Notion de travée structurale
Est-il possible de juxtaposer plusieurs typologies de travées dans un même bâtiment ?
Quelle est-est la juxtaposition idéale?
Plusieurs typologies de travées peuvent se juxtaposer dans un même bâtiment.** Il est cependant souhaitable d’uniformiser le plus possible** la géométrie en répétant plusieurs fois la même travée.
Mode de transmission des charges verticales
Quelles sont les 3 options lorsqu’il en vient à la construction d’un plancher en acier?
- Les planchers en acier peuvent être construits en utilisant des poutrelles en forme de I (option 1).
- Dans la plupart des cas, on préférera cependant utiliser des** poutrelles ajourées**, essentiellement par souci d’économie car, pour une même résistance, elles utilisent moins d’acier que les poutrelles en forme de I (option 2).
- Parfois, on utilise **des poutrelles ajourées mais on conserve des poutrelles en forme de I dans l’axe des poteaux **(option 3) pour diverses raisons (facilité d’assemblage, passage de conduits mécaniques ou contreventement).
La trame structurale
Que désigne la trame structurale?
La trame structurale désigne l’ordonnancement spatial de toutes les composantes (poteau, poutres, poutrelles et éléments de contreventement) qui forment l’ossature du bâtiment.
La trame structurale
Vrai ou Faux.
Les axes structuraux ne passent pas par le centre géométrique des poteaux.
Faux.
Toutes les membrures sont localisées en référence aux **axes structuraux qui sont définis par les alignements de poteaux. **Par convention, ces axes passent toujours par le centre des poteaux et ils sont désignés par une série de lettres (A, B, C, D, etc.) et de chiffres (1, 2, 3, 4, etc.) **généralement selon deux directions orthogonales. **
La trame structurale
Que désignent les travées?
Les travées désignent l’espace délimité** entre les poteaux**
La trame structurale
Que désigne la portée?
La portée désigne la longueur libre des poutres et poutrelles** entre deux appuis.**
Trames bidirectionnelles
Pourquoi les trames bidirectionnelles offre une grande flexibilité aux concepteurs?
Ce type de charpente offre une très grande flexibilité aux concepteurs car il permet de franchir des portées appréciables dans deux directions orthogonales. Cela convient à un grande variété de bâtiments comme les édifices commerciaux, les édifices à bureaux, les hôtels et bâtiments d’habitation, les institutions d’enseignement, les bâtiments publics, etc.
Trames bidirectionnelles
Pourquoi l’espacement entre les poteaux varie habituellement entre 6 et 10 m ?
Par souci d’économie, et pour réduire l’épaisseur des planchers, l’espacement des poteaux varie habituellement entre 6 et 10 m mais, quand les besoins le justifient, on peut franchir des portées de plus de 20 m dans la direction la plus longue de la trame.
Trames unidirectionnelles
Quel est l’espacement maximal des poteaux d’une trame unidirectionnelle?
Dans ce type de charpente, l’espacement maximal des poteaux excède rarement** 4 m** et il est limité par la résistance en flexion du platelage métallique. En revanche, les** poutres** peuvent franchir de longues portées, souvent plus de 20 m.
Trames unidirectionnelles
Les trames unidirectionnelles sont efficaces pour les bâtiments avec quel type de programme?
Ce type de trame structurale est particulièrement efficace pour des bâtiments (souvent d’un seul étage) dont le programme requiert de longues portées dans une direction mais qui peut s’accommoder de poteaux plus rapprochés dans l’autre direction. C’est le cas notamment des entrepôts, des salles de spectacle, des usines et des centres sportifs (gymnases, arénas, piscines).
Trames tridirectionnelles
Que permettent les trames tridirectionnelles?
Les trames tridirectionnelles permettent de supporter de lourdes charges sur de longues portées dans deux directions orthogonales.
Trames tridirectionnelles
Dans quel cas les trames tridirectionnelles sont-elles utilisées?
Considérant leur coût élevé, elles ne sont utilisées que lorsque le programme oblige le concepteur à limiter le nombre de poteaux pour franchir de longues portées (> 15 m) dans deux directions orthogonales.
Ce type de trame convient, par exemple, à des centres de foire ou d’exposition.
Orientation des poteaux, poutres et poutrelles
Quel type de trame est le plus utilisé en construction ?
Il est souvent commode, pour diverses raisons, d’utiliser des trames carrées et celles-ci sont les plus utilisées en construction.
Orientation des poteaux, poutres et poutrelles
Quel type de trame est la plus économique?
En revanche, les trames rectangulaires (1,25 < L/b < 1,5) sont généralement un peu plus économiques.
Orientation des poteaux, poutres et poutrelles
Quelle est l’orientation de spoteaux, poutres et poutrelles pour les trames rectangulaires?
Pour les trames rectangulaires, il est préférable de placer les poutres dans l’axe court et les poutrelles dans l’axe long pour des raisons d’économie (nombre réduit de poutrelles) et pour faciliter le passage des équipements mécaniques.
Les poteaux sont habituellement orientés de manière à ce que leurs ailes soient perpendiculaires aux poutres principales pour faciliter les assemblages. Pour les mêmes raisons, les poteaux qui ceinturent le bâtiment sont souvent orientés de manière à ce que leurs ailes soient parallèles à la façade.
Profilés laminés en acier
Quels sont les profilés courant de l’acier de charpente et quelles sont les lettres les désignant?
Profilés laminés en acier
À quoi correspond la forme optimisée des profilés laminés en acier ?
Quelles sont ces avantages?
La forme optimisée des profilés laminés en acier** (la matière est concentrée loin de leur centre géométrique) **leur confère une très grande résistance mécanique et une grande rigidité en utilisant peu de matériau.
Profilés laminés en acier
Quelles sont les formes courantes des profilés tubulaires HSS?
Profilés laminés en acier
De quoi sont composés les profilés WWF ?
Les profilés WWF, de plus grandes dimensions que les profilés W, sont obtenus en soudant trois plaques d’acier plus épaisses et peuvent supporter de lourdes charges.
Profilés laminés en acier
Outre les profilés courants, tubulaires et WWF, l’acier de charpente est aussi disponible sous quelle forme?
L’acier est aussi disponible sous forme de plaques, de barres (carrées ou rectangulaires) et de tiges (de forme circulaire).
Profilés laminés en acier
Comment sont fabriqués les profilés laminés ?
Comment l’âme et les ailes sont elles liées ?
Les profilés laminés sont fabriqués d’une seule pièce. La jonction entre l’âme et l’aile des profilés est de forme arrondie et est désignée sous le terme de congé
Désignation des profilés
Comment les profilés laminés sont-ils désignés ?
Forme et dimensions
Désignation des profilés
Comment les cornières sont-elles désignées ?
Formes et dimensions
Désignation des profilés
Comment les profilés tubulaires rectangulaires sont-ils désignés ?
Formes et dimensions
Désignation des profilés
Comment les profilés tubulaires circulaires sont-ils désignés ?
Formes et dimensions
Câbles en acier
Comment sont fabriqués le scâbles en acier?
Pour certaines applications particulières, on utilise aussi des câbles en acier sont habituellement fabriqués avec de l’acier à haute résistance (1000 à 1800 MPa).
De minces filins, obtenus par laminage, sont enroulés les uns sur les autres pour former des** torons** qui peuvent adopter diverses configurations. Les câbles de grand diamètre sont obtenus en enroulant plusieurs torons.
Platelage métallique
Les platelages métalliques, c’est quoi?
Les platelages métalliques sont des tôles très minces en acier galvanisé, qui sont pliées à froid pour leur donner une forme plissée qui, en éloignant la matière du centre géométrique,
Platelage métallique
Dans quel sens par rapport aux nervures lea platelages métalliques ont une grande résistance et une grande rigidité ?
en éloignant la matière du centre géométrique, confère au platelage une grande résistance et une grande rigidité dans le sens parallèle aux nervures
Platelage métallique ordinaire
Dans quelles conditions le béton agit simplement comme un revêtement dans les composantes des planchers des charpentes en acier?
Quel élément soutient la charge?
Le platelage métallique le plus utilisé est lisse ce qui permet un certain glissement entre l’acier et le béton. Dans ces conditions, le béton agit simplement comme un revêtement et toute la charge du plancher est supportée par le platelage.
Platelage métallique composite (ou mixte)
Quelle est la particularité du platelage métallique composite?
Quel matériau contribue à porter la charge?
- Les platelages métalliques composites comportent de petites ouvertures ou protubérances qui créent un lien mécanique entre le béton et l’acier de manière à empêcher le glissement à l’interface de ces deux matériaux.
- Le couple acier-béton agit alors comme un système composite où les deux matériaux contribuent à porter la charge ce qui** accroît considérablement la résistance en flexion du pontage.**
Plancher Composite
De quoi est composé un plancheer composite ?
Quel élément crée un lien fort entre le pontage et les poutrelles?
Dans un plancher composite on ajoute des** goujon**s en acier qui sont soudés sur les poutres et poutrelles en acier. Ces goujons créent un lien fort entre le pontage et les poutrelles pour former un système composite où la dalle de béton et les poutrelles en acier contribuent tous deux à la reprise des charges ce qui accroît considérablement la capacité portante du plancher.
Les planchers composites sont surtout utilisés pour les bâtiments où on doit supporter de lourdes charges sur de grandes portées.
Poutrelles de types LH
Quelles sont les composantes d’une poutrelle de type LH ?
Les poutrelles de type LH sont beaucoup plus robustes. Leur profil est le même que celui des treillis de type Warren auquel **on ajoute des membrures verticales pour réduire la portée de l’aile supérieure. Leur âme est généralement fabriquée avec des profilés HSS carrés (ou en forme de U), pour les membrures verticales, et une paire de cornières pour les membrures diagonales. **Les membrures verticales sont placées entre les deux cornières qui forment les ailes de la poutrelle et les membrures diagonales sur la face extérieure des ailes.
Treillis
Qu’utilise-t-on pour fabriquer les treillis?
On utilise habituellement des profilés en forme de I (W) ou des profilés tubulaires (HSS) pour fabriquer des treillis supportant de lourdes charges sur de longues portées. Leur hauteur peut atteindre plusieurs mètres et il n’est pas rare qu’elles occupent toute la hauteur d’un étage.
Géométrie des trellis
Quels sont les types de géométrie des treillis?
Poutrelles de type LH supportant des poutrelles de type K
Pour de petits bâtiments, comment peut-on faciliter le passage des éléments mécanique?
Pour de relativement petits bâtiments, des composantes standard de type LH peuvent parfois servir de poutres pour supporter des poutrelles de type K.
Ce choix facilite le passage des éléments de mécanique dans le plancher.
Entretoises
De quoi sont constituées les entretoises?
Les entretoises sont constituées d’éléments horizontaux, ou, plus fréquemment, en forme de X, qui relient les poutrelles entre elles.
Le nombre de rangs d’entretoises dépend de la portée des poutrelles et de la charge qu’elles supportent.
Poutrelles ajourées vs poutrelle en I
Quesl sont les avantages des poutrelles en I?
L’utilisation de poutrelles en forme de I est une option plus coûteuse que les poutrelles ajourées. Elle offre toutefois l’avantage de réduire l’épaisseur des planchers lorsque les conduits de mécanique sont placés sous les poutrelles et protégés par un plafond suspendu. On peut réduire davantage l’épaisseur des planchers en installant le plafond directement sous les poutrelles en acier. L’architecte peut alors choisir de laisser les conduits de mécanique apparents ou de les cacher par une boîte intégrée au revêtement de plafond.
Action diaphragme des planchers
Comment les charges se transmettent-elles dans les diaphragmes ?
Peut-il y avoir une rupture?
Dans les diaphragmes, les charges se transmettent sous forme d’efforts de cisaillement répartis sur toute la surface du diaphragme. On observe une rupture par déchirement du diaphragme lorsque la contrainte de cisaillement excède la résistance du matériau.
Contreventement en treillis
Quelle juxtaposition doit-on éviter dans la configurationdes contreventements en treillis?
Plusieurs configurations sont possibles à condition qu’ils soient constitués d’une juxtaposition de triangles (il faut éviter les parallépipèdes).
Utilisations de tirants et de câbles
L’utilisation de tirants et de câble est très efficace en contreventement selon quelle configuration ?
Contrairement aux profilés rigides, les câbles et tirants n’offrent aucune résistance à la compression et ne peuvent être sollicités qu’en tension uniquement. Lorsqu’ils sont utilisés comme contreventement, ce qui est fréquent étant donné leur grande efficacité, ils doivent être utilisés dans des configurations en forme de X. Selon l’orientation des forces horizontales, l’un des câbles qui forme le X est sollicité en tension pour reprendre les charges latérales alors que l’autre câble se détend ce qui le rend inutile puisqu’il ne peut pas transmettre d’effort de compression.
Murs de réfend
Quels sont les avantages des murs de réfend?
Ils sont structuralement très efficaces et très rigides (plus que les contreventement en treillis).
Ils peuvent être percés d’ouvertures (portes et fenêtres) ce qui donne à l’architecte plus de souplesse dans l’utilisation de l’espace.
Utilisation d’un noyau central
Lorsque l’on parle de contreventment, qu’est-ce qu’un noyau central?
Ce noyau est généralement constitué de murs de refend en béton et, parce qu’il résiste au feu, on y regroupe souvent les circulations verticales (ascenseurs, escaliers, mécanique). Il est souvent placé au centre du bâtiment ce qui lui vaut l’appellation de noyau central.
Lorsque le platelage métallique n’est pas suffisamment résistant pour agir comme diaphragme si les charges latérales sont élevées ou si les contreventememts verticaux sont très espacés, que peut-on faire pour acheminer les forces latérales des planchers vers les éléments de contreventement verticaux?
l est alors possible de placer des contreventements en treillis horizontaux dans le plan du plancher, ou de la toiture, qui agiront comme une poutre horizontale
