Manuel de construction métallique
Extraits des Eurocodes 0, 1 et 3
4e édition
Jean-Pierre Muzeau
Éditions Eyrolles, Éditions Afnor
Avant-propos11
Avertissement13
Documents de référence15
Introduction17
1. Objet des normes Eurocodes17
2. Historique et avenir des normes Eurocodes17
3. Principes de calcul et vérifications18
Les états limites19
Liste des symboles21
Symboles utilisés dans l'introduction et la partie A21
Eurocode 0 (EN 1990)21
Eurocode 121
Poids volumiques, poids propres, charges d'exploitation des bâtiments (EN 1991-1-1)
21
Actions de la neige (EN 1991-1-3)
22
Actions du vent (EN 1991-1-4)
23
Symboles utilisés dans la partie B24
Symboles utilisés dans la partie C28
Partie A
Eurocode 0 - Bases de calcul
Eurocode 1 - Actions sur les structures
Chapitre 1. Bases de calcul des structures
33
1. Généralités33
2. Exigences33
3. Principes du calcul aux états limites34
3.1 Les états limites ultimes ELU34
3.2 Les états limites de service ELS34
4. Variables de base35
4.1 Actions sur les structures35
4.1.1 Valeur caractéristique d'une action
35
4.1.2 Valeurs représentatives des actions variables
35
4.1.3 Valeurs de calcul des actions
35
4.2 Propriétés des matériaux35
4.3 Données géométriques36
5. Analyse structurale et dimensionnement assistés par l'expérimentation36
6. Vérification par la méthode des coefficients partiels37
6.1 Vérifications et combinaisons d'actions ELU37
6.2 Vérifications et combinaisons d'actions ELS38
Annexe 1. Application pour les bâtiments39
A1 .3 - Combinaisons d'actions ELU39
A1 .4 - Combinaisons d'actions ELS40
Annexe 2. Tableau pratique42
Chapitre 2. Actions générales
45
1. Généralités45
1.1 Domaine d'application45
1.2 Références normatives45
1.3 Distinction entre principes et règles d'application45
1.4 Termes et définitions45
1.4.1 Poids volumique apparent
46
1.4.2 Angle de talus naturel.
46
1.4.3 Poids total autorisé en charge (PTAC)
46
1.4.4 Éléments structuraux
46
1.4.5 Eléments non structuraux
46
1.4.6 Cloisons
46
1.4.7 Cloisons mobiles
46
1.5 Symboles46
2. Classification des actions46
2.1 Poids propre46
2.2 Charges d'exploitation47
3. Situations de projet47
3.1 Généralités47
3.2 Charges permanentes47
3.3 Charges d'exploitation47
3.3.1 Généralités
47
3.3.2 Dispositions complémentaires pour les bâtiments
48
4. Poids volumiques des matériaux de construction et des produits stockés48
4.1 Généralités48
5. Poids propre des constructions48
5.1 Représentation des actions48
5.2 Valeurs caractéristiques du poids propre49
5.2.1 Généralités
49
5.2.2 Dispositions complémentaires pour les bâtiments
49
6. Charges d'exploitation dans les bâtiments49
6.1 Représentation des actions49
6.2 Dispositions des charges50
6.2.1 Planchers, poutres et toitures
50
6.2.2 Poteaux et murs
50
6.3 Valeurs caractéristiques des charges d'exploitation50
6.3.1 Bâtiments résidentiels, sociaux, commerciaux ou administratifs
50
6.3.2 Aires de stockage et locaux industriels
52
6.3.3 Garages et aires de circulation accessibles aux véhicules
53
6.3.4 Toitures
53
6.4 Charges horizontales sur les garde-corps et les murs de séparation54
Annexe A. Tableaux des valeurs nominales des poids volumiques des matériaux de construction et des valeurs nominales des poids volumiques et des angles de talus naturel des matériaux stockés55
Chapitre 3. Actions de la neige sur les structures
59
1. Généralités59
1.1 Domaine d'application59
1.2 Termes et définitions59
1.3 Symboles et abréviations59
2. Classification des actions de la neige60
3. Situations de projet60
4. Charges de neige sur le sol60
4.1 Valeurs caractéristiques60
4.2 Autres valeurs représentatives61
5. Charges de neige sur les toitures64
5.1 Nature de la charge64
5.2 Dispositions de charge65
5.3 Coefficients de forme pour les toitures66
5.3.1 Généralités
66
5.3.2 Toitures à un seul versant
66
5.3.3 Toitures à deux versants
66
5.3.4 Toitures à versants multiples
67
5.3.5 Toitures cylindriques
68
5.3.6 Toitures attenant à des constructions plus élevées ou très proches d'elles
69
6. Effets locaux70
6.1 Généralités70
6.2 Accumulation au droit de saillies et d'obstacles70
Chapitre 4. Actions du vent sur les structures
73
1. Généralités73
3. Modélisation des actions du vent73
3.1 Nature73
3.2 Représentations des actions du vent73
3.3 Classification des actions du vent74
3.4 Valeurs caractéristiques74
3.5 Modèles74
4. Vitesse du vent et pression dynamique74
4.1 Base de calcul74
4.2 Valeurs de référence75
4.2(1) Annexe Nationale - Vitesse de référence et régions climatiques en France76
4.3 Vent moyen80
4.3.1 Variation avec la hauteur
80
4.3.2 Rugosité du terrain
80
4.4 Pression dynamique de pointe81
5. Actions du vent82
5.1 Généralités82
5.2 Pression aérodynamique sur les surfaces82
5.3 Forces exercées par le vent83
7. Coefficients de pression et de force84
7.1 Généralités84
7.1.1 Choix du coefficient aérodynamique
84
7.2 Coefficients de pression pour les bâtiments85
7.2.1 Généralités
85
7.2.2 Murs verticaux des bâtiments à plan rectangulaire
86
7.2.3 Toitures-terrasses
89
7.2.4 Toitures à un seul versant
90
7.2.5 Toitures à deux versants
92
7.2.7 Toitures multiples (shed)
95
7.2.8 Toitures en voûte
96
7.2.9 Pression intérieure
97
7.3 Toitures isolées99
7.4 Murs isolés, acrotères, clôtures et panneaux de signalisation104
7.4.1 Murs isolés et acrotères
104
7.5 Coefficients de frottement106
Annexe 1. Lecture simplifiée de l'article 7.2.9 : « Pression intérieure108
Partie B
Eurocode 3 - Calcul des structures en acier
Chapitre 5. Règles générales et règles pour les bâtiments
113
1. Généralités113
1.1 Domaine d'application113
1.1.1 Domaine d'application de l'Eurocode 3
113
1.1.2 Domaine d'application de la partie 1-1
113
1.2 Références normatives114
1.2.1 Normes de référence générales
114
1.2.2 Normes de référence pour l'acier de construction soudable
114
1.3 Hypothèses114
1.4 Distinction entre principes et règles d'application114
1.5 Termes et définitions114
1.6 Symboles114
1.7 Conventions pour les axes des barres114
Caractéristiques géométriques des sections droites
115
2. Bases de calcul117
2.1 Exigences117
2.1.1 Exigences fondamentales
117
2.1.2 Gestion de la fiabilité
117
2.1.3 Durée de vie de calcul, durabilité et robustesse
117
2.2 Principes de calcul aux états limites117
2.3 Variables de base117
2.3.1 Actions et influences de l'environnement
117
2.3.2 Propriétés des matériaux et produits
117
2.4 Vérification par la méthode des coefficients partiels118
2.4.1 Valeurs de calcul des propriétés des matériaux
118
2.4.2 Valeurs de calcul des données géométriques
118
2.4.3 Résistances de calcul Rd
118
2.4.4 Vérification de l'équilibre statique
118
2.5 Calcul assisté par des essais118
3. Matériaux119
3.1 Généralités119
3.2 Acier de construction119
3.2.1 Propriétés des matériaux
119
3.2.2 Exigences de ductilité
120
3.2.3 Ténacité à la rupture
121
3.2.4 Propriétés dans le sens de l'épaisseur
121
3.2.5 Tolérances
121
3.2.6 Valeurs de calcul des propriétés de matériau
121
3.3 Dispositifs d'assemblage121
3.3.1 Fixations
121
3.3.2 Produits d'apport de soudage
122
3.4 Autres produits préfabriqués utilisés dans les bâtiments122
4. Durabilité122
5. Analyse structurale122
5.1 Modélisation structurale en vue de l'analyse122
5.1.1 Modélisation structurale et hypothèses fondamentales
122
5.1.2 Modélisation des assemblages
122
5.1.3 Interaction sol-structure
123
5.2 Analyse globale123
5.2.1 Effets de la déformation géométrique de la structure
123
5.2.2 Stabilité structurale des ossatures
124
5.3 Imperfections126
5.3.1 Bases
126
5.3.2 Imperfections pour l'analyse globale des ossatures
126
5.3.3 Imperfections pour l'analyse des systèmes de contreventement
127
5.3.4 Imperfections des éléments
129
5.4 Méthodes d'analyse prenant en compte les non-linéarités de comportement du matériau129
5.4.1 Généralités
129
5.4.2 Analyse globale élastique
129
5.4.3 Analyse globale plastique
129
5.5 Classification des sections transversales130
5.5.1 Bases
130
5.5.2 Classification
130
6. États limites ultimes135
6.1 Généralités135
6.2 Résistances des sections transversales135
6.2.1 Généralités
135
6.2.2 Propriétés des sections
136
6.2.3 Traction
138
6.2.4 Compression
138
6.2.5 Moment fléchissant
138
6.2.6 Cisaillement
139
6.2.7 Torsion
141
6.2.8 Flexion et cisaillement
141
6.2.9 Flexion et effort normal
142
6.2.10 Flexion, cisaillement et effort normal
143
6.3 Résistance des barres aux instabilités144
6.3.1 Barres uniformes comprimées
144
6.3.2 Barres uniformes fléchies
147
6.3.3 Barres uniformes fléchies et comprimées
149
Annexe A (informative). Méthode 1 : Facteurs d'interaction kij pour la formule d'interaction donnée en 6.3.3 (4)151
6.3.4 Méthode générale de vérification du flambement latéral et du déversement de composants structuraux
153
6.3.5 Déversement des barres avec rotules plastiques
153
6.4 Barres composées uniformes en compression155
6.4.1 Barres composées à membrures faiblement espacées
155
7. États limites de service156
7.1 Généralités156
7.2 États limites de service pour les bâtiments157
7.2.1 Flèches verticales
157
7.2.2 Flèches horizontales
158
7.2.3 Effets dynamiques
160
Annexe 1. Classification des sections transversales des profilés laminés courants161
Annexe 2. Valeurs du coefficient de réduction x pour les cinq courbes de flambement171
Annexe 3. Annexe E (informative) de l'ENV 1993-1-1 : Longueur de flambement d'un élément comprimé177
E.1 Bases178
E.2 Poteaux d'ossatures de bâtiment178
Annexe 4. Annexe AX1 de l'annexe nationale de l'EN 1993-1-1185
1. Objectif et domaine d'application186
2. Formulation de Mcr187
3. Coefficients C1 et C2188
3.1 Généralités188
3.2 Barre seulement soumise à des moments d'extrémité189
3.3 Barre avec charge transversale189
3.4 Barre avec moments d'extrémité et charge transversale (ponctuelle ou répartie uniforme)190
Partie C
Eurocode 3 - Calcul des assemblages
Chapitre 6. Calcul des assemblages
203
1. Introduction203
1.1 Objet :203
1.3 Termes et définirions203
1.3.1 Composant de base (d'un assemblage)
203
1.3.2 Attache
203
1.3.3 Élément attaché
203
1.3.4 Assemblage
204
1.3.5 Configuration de l'assemblage
204
1.3.6 Capacité de rotation
204
1.3.7 Rigidité en rotation
204
1.3.8 Propriétés structurales (d'un assemblage)
204
1.3.9 Assemblage plan
204
2. Bases de calcul205
2.1 Hypothèses205
2.2 Exigences générales205
2.3 Sollicitations206
2.4 Résistance des assemblages206
2.5 Hypothèses de calcul206
2.6 Assemblages sollicités en cisaillement soumis à des chocs, à des vibrations et/ou à des charges alternées207
2.7 Excentricité au niveau des intersections207
2.8 Références208
3. Attaches par boulons ou axes d'articulation208
3.1 Boulons, vis, écrous et rondelles208
3.1.1 Généralités
208
3.1.2 Boulons précontraints
209
3.3 Boulons d'ancrage209
3.4 Catégories d'attaches boulonnées210
3.4.1 Attaches en cisaillement
210
3.4.2 Attaches tendues
210
3.5 Positionnement des trous de boulons et de rivets211
3.5.1 Dimensions des trous selon EN 1090-2 6.6.1
213
3.6 Résistance individuelle de calcul des fixations214
3.6.1 Boulons
214
3.7 Groupe de fixations217
3.8 Assemblages longs217
3.9 Attaches résistant au glissement comportant des boulons précontraints de classe 8.8 ou 10.9217
3.9.1 Résistance au glissement
217
3.9.2 Traction et cisaillement combinés
219
3.9.3 Attaches hybrides
219
3.10 Déductions pour les trous de fixations219
3.10.1 Généralités
219
3.10.2 Calcul du cisaillement de bloc
219
3.10.3 Cornières tendues attachées par une aile et autres barres tendues attachées de façon non symétrique
220
3.11 Effet de levier221
3.12 Distribution des efforts entre fixations à l'état limite ultime221
3.13 Attaches par axes d'articulation223
3.13.1 Généralités
223
3.13.2 Calcul des axes d'articulation
223
4. Attaches soudées225
4.1 Généralités225
4.2 Produits d'apport de soudage225
4.3 Géométrie et dimensions226
4.3.1 Type de soudure
226
4.3.2 Soudures d'angle
226
4.3.3 Soudures bout à bout
227
4.5 Résistance de calcul d'une soudure d'angle227
4.5.1 Longueur des soudures
227
4.5.2 Gorge utile
227
4.5.3 Résistance des soudures d'angle
228
4.7 Résistance de calcul des soudures bout à bout229
4.7.1 Soudures bout à bout à pleine pénétration
229
4.7.3 Assemblages bout à bout en T
229
4.9 Distribution des forces230
4.10 Attaches sur des semelles non raidies230
4.11 Assemblages longs232
4.12 Cordons d'angle uniques ou soudures bout à bout d'un seul côté à pénétration partielle soumis à une charge excentrée232
4.13 Cornières attachées par une seule aile232
4.14 Soudage dans les zones formées à froid233
5. Analyse, classification et modélisation235
5.1 Analyse globale235
5.1.1 Généralités
235
5.1.2 Analyse globale élastique
236
5.2 Classification des assemblages236
5.2.1 Généralités
236
5.2.2 Classification par rigidité
236
5.2.3 Classification par résistance
238
6. Assemblages structuraux de sections en I ou en H238
6.1 Généralités238
6.1.1 Bases
238
6.1.2 Composants de base d'un assemblage
238
6.2 Résistance241
6.2.2 Efforts tranchants
241
6.2.3 Moments fléchissants
241
6.2.4 Tronçon en T équivalent tendu
241
6.2.5 Résistance des composants de base
244
6.2.6 Résistance des pieds de poteaux par plaque d'assise
249
7. Assemblages de profils creux250
7.3 Soudures250
7.3.1 Résistance de calcul
250
Annexe 1. Recommandations de la CNC2M pour le dimensionnement des assemblages selon la norme NF EN 1993-1-8251
2. Attaches boulonnées251
2.1 Résistance des boulons251
2.2 Résistance des attaches boulonnées252
3. Attaches soudées253