L’avènement du numérique dans nos activités personnelles comme professionnelles est probablement l’un des événements marquants du début de ce XXIe siècle, entraînant d’importantes transformations dans les modes de communication, d’échanges de données ou les méthodes de travail.
Il parait ainsi difficile d’imaginer que le secteur de la construction échappe à cette mutation rapide et profonde des relations et des flux d’informations.
Le Plan transition numérique dans le bâtiment (PTNB), créé en 2015 par le Ministère du logement, de l’égalité des territoires et de la ruralité, a pour mission d’accompagner cette transition dont la traduction se concentre sur l’usage de la maquette numérique et la mise en place de processus BIM. La France n’est pas en retard sur ces sujets, comme l’indique le récent benchmark européen publié par le PTNB. Le déploiement du numérique dans la construction est porteur d’enjeux forts : les enjeux environnementaux liés à la transition énergétique (moindre consommation des bâtiments) et à la transition écologique (écoconception et réduction des impacts…), les enjeux de santé et de confort au sein des bâtiments et plus généralement ceux liés à la numérisation au sens large.
Les professionnels de la construction métallique ont, dans une large mesure, déjà procédé à des évolutions significatives dans l’ensemble des processus métiers en interne (relation clients, traçabilité…) et intégré des outils de conception et de fabrication précis et en trois dimensions.
Cependant le BIM ne se résume pas à un dessin 3D et, pour conserver cette position favorable en vue de prendre position dans la maquette numérique et les nouveaux modes d’échanges qu’elle nécessite, la profession s’appuie naturellement sur son centre technique. Ainsi, depuis deux ans, le CTICM a consacré des ressources à cette nouvelle thématique en prenant part d’abord aux travaux de la commission de normalisation, puis en s’impliquant activement dans la campagne d’élaboration de propriétés des produits et objets génériques destinés à la maquette numérique, avant de lancer prochainement un outil de prédimensionnement inédit.
Consacré au BIM, le dossier de ce numéro vous en présente les enjeux et les modalités, fait le point sur les démarches en cours, mais suggère aussi les perspectives d’avenir de cette mutation porteuse d’une image moderne, plus en phase avec les pratiques actuelles, et ainsi susceptible d’attractivité pour nos métiers.
L’utilitaire vise à apporter une aide au predimensionnement des poutres de chemins de roulement de ponts roulants posés. En ce sens, il s’intéresse principalement à la poutre de charge, c’est à dire la poutre qui supporte les galets du pont roulant et qui est soumise aux actions de celui-ci.
L’utilitaire fournit les éléments d’appréciation suivants, au choix de l’utilisateur :
• Les valeurs des contraintes en différents points de la section (évaluation de la contrainte de comparaison – critère de Von Mises),
• Les valeurs de flèches verticales et horizontales,
• Une vérification vis-à-vis de la stabilité (déversement) des poutres fléchies,
• Une vérification vis-à-vis du voilement des âmes des poutres,
• Une vérification vis-à-vis de la fatigue de certains détails des poutres.
Dans le cas de poutres treillis associées à des poutres de charge en PRS, l’utilitaire fournit également des indications quant aux valeurs enveloppe des sollicitations axiales de compression ou de traction dans les barres du treillis.
L’utilitaire n’a pas pour objet de se substituer aux logiciels du commerce qui permettent une analyse complète des poutres de roulement sous tous leurs aspects. De ce point de vue, des choix ont été effectués et tous les cas de figure n’ont pas vocation à être traités ; nous pensons cependant couvrir la grande majorité des configurations les plus couramment rencontrées.
Certains choix sont également effectués pour orienter l’utilisateur vers une conception « saine ». Bien que les limites d’emploi soient précisées dans l’aide, il est important de rappeler ici les principales limitations de l’utilitaire :
• Seuls les profilés laminés du commerce sont prévus pour être traités en continuité sur 2 travées,
• Les profils PRS sont nécessairement isostatiques,
• Les profils PRS de classe 4 ne sont pas traités,
• Les ponts roulants sont exclusivement des ponts posés sur un rail disposé en semelle supérieure de la poutre de charge,
• En cas de treillis associés à une poutre PRS, des treillis sont placés dans les plans des semelles supérieure ET inférieure,
• Dans ce cas, le dessin des treillis est identique pour les deux poutres, mais les échantillons peuvent être différents,
• Les treillis sont « homogènes » c’est à dire constitués des mêmes montants et diagonales sur toute la travée.
• Les assemblages ne sont pas vérifiés par l’utilitaire.
L’édito par Bin Zhao, Directeur du département recherche et valorisation
Assistance technique question/réponse
Il est bien connu que la construction métallique offre un niveau élevé de variabilité, de flexibilité et de rapidité de réalisation. De ce fait, la bonne réalisation des ouvrages métalliques nécessite une maitrise technique particulière, et ce, de la phase de conception jusqu’au montage final de l’ouvrage. Par conséquent, les acteurs des projets de construction dans ce secteur sont, de temps à autre, amenés à fournir un argumentaire pertinent et solide par rapport à une configuration spécifique de construction ou une disposition constructive nouvelle pour laquelle il n’y a pas forcément de réponse préalable et avérée. Souvent, ce besoin se présence ponctuellement et est de caractère urgent. Par ailleurs, il peut concerner tous les aspects de la réalisation des ouvrages métalliques et impliquer tous, les acteurs de la constructions, maître d’ouvrage, maîtrise d’œuvre, bureau d’études, bureau de contrôle, entreprises de construction métallique, etc.
Pour faire face à ce besoin important, les équipes du CTICM proposent un service spécifique d’assistance technique qui consiste à traiter les demandes de tout acteur de la construction métallique sous forme de questions et réponses (ATQR). L’efficacité de ce service et la pertinence des réponses fournies ne sont plus à démontrer. C’est la raison pour laquelle nous vous proposons ici un dossier consacré à cette mission statuaire du CTICM visant, notamment, à améliorer continuellement la compétitivité des entreprises de construction métallique françaises.
Bien entendu, les services du Centre évoluent en fonction des besoins de la filière construction métallique. A l’heure actuelle, force est de constater que ces besoins, étroitement liés aux activités économiques, sont fortement impactés par l’environnement normatif et réglementaire, et notamment par l’entrée en vigueur de la RE 2020. De ce fait, les ingénieurs du CTICM se tiendront toujours prêts à apporter le service nécessaire aux entreprises de construction métallique françaises pour relever ensemble ce nouveau défi.
L’édito par Bin Zhao, directeur du département recherche et valorisation
Logiciels de calcul pour la conception de la construction métallique
Dans les normes de calcul modernes, par exemple les Eurocodes, les règles de conception et de dimensionnement apportent davantage de précision mais, en même temps, deviennent bien plus complexes. Par conséquent, leur application constitue souvent un réel obstacle pour les acteurs de la construction qui cherchent en permanence à optimiser la conception afin d’économiser de la matière.
Face à cette situation délicate, l’une des approches efficaces pour apporter la solution nécessaire consiste à fournir des outils de dimensionnement informatiques rigoureusement conformes aux règles normatives. C’est également l’orientation prise par le CTICM pour aider le développement de la construction métallique. À juste titre, les travaux de développement menés par le CTICM ont permis la mise au point d’une série d’outils de calcul informatiques disponibles pour l’ensemble des acteurs de la construction métallique. Ces outils, sujet exclusif d’un dossier de présentation dans ce numéro CMI, sont destinés à concevoir des éléments métalliques génériques avec l’application des règles de calcul des normes en vigueur ou des produits spécifiques de structure métallique fabriqués par les sidérurgistes.
Le nombre important de téléchargements tant au niveau national qu’au niveau européen de nos logiciels témoigne clairement de l’utilité professionnelle de ces outils et nous donne plus de conviction pour continuer dans cette voie. Par ailleurs, assurer la qualité ainsi que la pertinence de ces outils et offrir une gamme d’outils diversifiée est pour nos ingénieurs une préoccupation permanente. C’est la raison pour laquelle nous allons tout mettre en œuvre pour améliorer et élargir nos logiciels. Pour y arriver, le partage de l’expérience dans l’application de ces outils
par des utilisateurs avec les ingénieurs du CTICM s’avère primordial.
Les assemblages soudés jouent un rôle majeur dans l’intégrité et la durabilité des structures en acier. Toutefois, ces assemblages soudés sont susceptibles de présenter des défauts dus à la fabrication qui peuvent affecter leur résistance à la fatigue. En conséquence, le prEN 1993-1-9 fait référence au niveau de qualité de soudure B défini dans l’ISO 5817 pour garantir une résistance à la fatigue adéquate. Cependant, il n’existe pas d’études approfondies justifiant cette exigence. Le présent article
analyse à la fois les essais expérimentaux cités dans le document background du prEN 1993-1-9 et les essais récents afin d’obtenir des courbes de résistance à la fatigue. Les soudures bout à bout à pleine pénétration ou par cordons d’angle sont étudiées. Certains essais comportaient des défauts mesurés qui ont permis d’analyser leur impact sur la résistance à la fatigue. En outre, une comparaison est effectuée entre les résultats expérimentaux et les conclusions fournies par la norme XP ISO/ TS 20273 et les recommandations de l’IIW, qui établissent un lien entre défauts des soudures et résistance à la fatigue. Les spécifications de la XP ISO/TS 20273 ne sont pas toujours en accord avec les résultats expérimentaux. Les défauts tels que le manque de pénétration, le défaut d’alignement, les caniveaux et le mauvais assemblage en soudure d’angle ont été analysés. Les résultats ont révélé qu’un manque de pénétration correspondant au niveau de qualité D entraînait une diminution de 40% de la résistance à la fatigue des soudures bout à bout, contre une réduction de 20 % due à un défaut d’alignement du même niveau de qualité. Dans les assemblages par cordons d’angle, un défaut d’alignement de qualité D réduisait la résistance à la fatigue de 23 %, tandis qu’un mauvais assemblage au même niveau augmentait la résistance à la fatigue de 16 %. Les résultats révèlent que les niveaux de qualité ne sont pas toujours en corrélation avec les catégories de détail (résistance à la fatigue) indiquées dans le prEN 1993-1-9.
Logiciel de vérification d’une barre comprimée et fléchie selon l’ Eurocode 3 et l’ Eurocode 4
Version 3.00 – nouvelles fonctionnalités :
– Nouvelle base de données des profilés et des aciers d’ArcelorMittal (v 2021_04).
A3C permet de vérifier la résistance d’une barre comprimée et fléchie selon les règles de l’ Eurocode 3 pour les éléments en acier et selon l’ Eurocode 4 pour les poteaux mixtes. Il couvre les barres en acier à section constante en I (ou H), profilés laminés ou Profilés Reconstitués par Soudage (PRS) à section doublement symétrique et les poteaux mixtes partiellement ou totalement enrobés de béton.
Sont également traitées les barres en acier qui disposent de maintiens latéraux intermédiaires sur une seule semelle. Dans ce cas, la vérification de la stabilité est effectuée selon la méthode générale Eurocode 3 – EN 1993-1-1 §6.3.4, avec le calcul du coefficient d’instabilité élastique à l’aide du module LTBeamN totalement intégré dans le logiciel A3C.
Outre les calculs de vérification à froid, le logiciel permet également de vérifier la résistance au feu normalisé de ces éléments. Différentes options de calcul au feu sont disponibles.
Pour les barres en acier à section en I ou H, A3C permet de calculer la durée de résistance au feu sans protection au feu rapportée ou avec une épaisseur donnée d’un matériau de protection, ainsi que l’épaisseur de protection nécessaire pour un degré de résistance au feu donné.
Pour les poteaux mixtes (à l’exception des poteaux mixtes circulaires sans profil creux) A3C permet de déterminer soit la durée de résistance au feu en fonction des caractéristiques du poteau, soit l’épaisseur de protection nécessaire pour un degré de résistance au feu donné.
Options de calcul selon les Eurocodes : choix entre différentes méthodes, option « Annexe Nationale française », critères ELS, calcul au feu, etc.
Avec A3C il est possible de sélectionner des profilés dans une base de données. Les calculs permettent d’identifier les profils qui satisfont tous les critères de vérification.
La note de calcul éditée par le logiciel comprend l’ensemble des données définies par l’utilisateur et les principaux résultats (trois niveaux de détails : synthèse, résultats intermédiaires et résultats détaillés).
A3C a été développé par le CTICM en collaboration avec ArcelorMittal.
PropSection est une application développée par le CTICM qui permet de calculer les propriétés géométriques et mécaniques d’une grande variété de sections, ouvertes ou fermées, avec cellules ou non.
Une section peut être définie de trois manières différentes :
Un Contour Chemin est donc décrit à l’aide d’un certain nombre d’instructions ou « actions » permettant de « cheminer » sur le plan (via des segments, rotations, arcs de cercle, branchements, …) et de construire ainsi le contour extérieur de la section et les éventuels contours intérieurs. Cette méthode permet de créer des profils de section très variés. La possibilité de « cheminer » le long d’une ligne moyenne avec une épaisseur de matière donnée rend cette méthode particulièrement adaptée à la description des sections minces.
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Le calcul des propriétés est réalisé à l’aide d’intégrales de contour et de surface. Ces dernières nécessitent de mailler la section, ce qui est fait automatiquement par PropSection qui utilise l’application libre Triangle présente dans le fichier d’installation. |
Des propriétés de section sont ainsi déterminées
Le logiciel permet d’éditer une Note de Calcul rappelant les résultats obtenus, et d’exporter les informations du contour (nœuds, segments) et les propriétés calculées vers une feuille EXCEL.
Enfin, PropSection requiert de l’utilisateur d’être apte à interpréter les résultats fournis et leur validité, l’utilisation de ces résultats se faisant sous sa seule responsabilité.
Fenêtre principale de PropSection
Fenêtre « Contour Chemin » de PropSection
Sommaire :
Actualités techniques
Réglementation parasismique française
Journée technique CTICM – ConstruirAcier Conception parasismique des bâtiments à structure métallique
Actualités de nos organismes professionnels
Quand le cœur de Paris bat au rythme de l’acier
L’éco-construction, c’est l’acier !
Une journée technique pour l’acier autopatinable
Le BPM nouveau est arrivé !
Parution d’une lettre dédiée à l’éco-construction
Développement durable
Inédit, unique et gratuit Obtenez facilement les données environnementales de vos produits
Dossier Le CTICM votre partenaire formation
Le catalogue
Zoom sur les nouveautés du catalogue 2014
L’offre « intra » et « sur mesure »
Comment financer vos formations
Portrait
Baumert Construction Métallique « La réhabilitation des monuments historiques ; les bureaux… des marchés d’avenir pour BCM »
Sur le terrain
BNP Paribas Immobilier sur l’entrepôt Macdonald – Le grand pari !
Assistance technique
Au sommaire :
Actualités techniques
Réglementation parasismique française
Publication par l’AFNOR d’un fascicule de documentation pour l’Eurocode 8-1
Actualités ConstruirAcier
Dossier
Prescription en construction métallique bâtiments
Sur le terrain
L’espace de Quinconces synergies en coeur de ville du Mans
Rencontre
Jean-Pierre Muzeau – « Enseignant je n’ai qu’un seul objectif : former les cadres dont nos entreprises de construction métallique ont besoin»
Publications
Europratic – Calcul suivant les Eurocodes d’un bâtiment simple en acier – à l’usage des praticiens
Vos formations au CTICM
Assistance technique
Le logiciel permet de déterminer la capacité à l’effort tranchant :
• des attaches de poutres entre elles,
• des attaches de poutres sur poteaux (en semelle ou en âme).
Les poutres sont considérées comme ISOSTATIQUES ; le logiciel fournit les critères permettant de valider cette hypothèse.
Les vérifications sont menées par référence à l’ Eurocode 3 (EN 1993 – 1 – 8) et son annexe nationale française. Il fait également référence au guide d’interprétation de la CNC2M Recommandations pour le dimensionnement des assemblages selon la NF EN 1993-1-8 du BNCM.
L’aide accessible (au format PDF) précise tous les détails de la démarche retenue ainsi que son domaine d’emploi (paragraphe 1.1 du fichier d’aide)
Cet outil peut être utilisé en relation avec la publication « Les Guides ASCAP – Attaches de poutres réalisées par double cornière – CTICM 2012 », disponible dans le centre de ressources.
Diapositives. Ce module de formation aborde la conception d’un empannage constitué de profilés laminés à chaud. Il couvre aussi le calcul des pannes en tenant compte éventuellement de la participation de la couverture.
Converser maintenant avec Gustave, votre assistant technique virtuel (IA).
