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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.

Contexte et objet de l’article
Le comportement d’un assemblage soumis à un moment fléchissant peut être modélisé à l’aide d’un ressort flexionnel qui permet de relier le moment fléchissant à la rotation de l’assemblage. Un assemblage peut ainsi être caractérisé par trois paramètres : sa rigidité initiale en rotation, son moment résistant et sa capacité de rotation. La rigidité initiale en rotation d’un assemblage caractérise sa réponse dans le domaine élastique. Ce paramètre peut fortement impacter le comportement global de la structure complète. La rigidité initiale en rotation dépend des propriétés mécaniques des composants de base qui constituent l’assemblage. Pour modéliser le comportement flexionnel d’un assemblage, l’Eurocode 3 Partie 1-8 s’appuie sur la méthode des composants. Un assemblage est divisé en un ensemble d’éléments de base, les composants, reliés entre eux par des éléments rigides. Chaque composant est représenté par un ressort auquel est associé un coefficient
de rigidité élastique ki. L’assemblage de ces composants permet d’évaluer les caractéristiques mécaniques de l’assemblage et plus particulièrement la rigidité initiale en rotation.

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Sommaire :

• Rigidité de la partie comprimée d’un assemblage de poutres par doubles cornières d’âme – Stiffness of the compressive area of double web angle connections par Lynita SAROU, Maël COUCHAUX, Mohammed HJIAJ, Stéphane SIRE,
  Jean-François DOUROUX
• Vibration de plancher due aux activités rythmiques – Floor vibration due to rhythmic activities par Tien Minh NGUYEN, Mladen LUKIC
• Impact des défauts sur la résistance à la fatigue des assemblages soudés – Impact of imperfections on the fatigue resistance of welded connections par Kevin MOURADIAN, André BEYER, Maël COUCHAUX, Mladen LUKIC

La construction en aluminium, portée par la légèreté, la durabilité et la polyvalence de ce matériau, occupe une place certaine dans le secteur du bâtiment. Depuis l’introduction de l’Eurocode 9, la conception des structures en alliages d’aluminium s’appuie sur des règles européennes. Pourtant, les références actuelles restent peu nombreuses, souvent disparates, et difficilement accessibles aux praticiens francophones.

Cet ouvrage propose une réponse simple et structurée à ce constat. Conçu comme un guide pratique, il rassemble les fondamentaux de la conception et du calcul d’éléments en aluminium pour le bâtiment, selon l’Eurocode 9. On y trouvera des recommandations claires, illustrées d’exemples de calcul concrets, ainsi que des bonnes pratiques à l’usage des bureaux d’études, des entreprises et des étudiants du secteur.

Ce premier tome constitue une base fiable pour comprendre le comportement de l’aluminium dans les structures, anticiper ses particularités et exploiter pleinement le potentiel de ce matériau. Un ouvrage de référence en français, adapté aux besoins actuels des professionnels de la construction métallique.

Sommaire :

• Méthode de calcul simplifiée du coefficient d’équivalence acier-béton pour les poutres mixtes – par Pierre-Olivier MARTIN
• Assemblages par découpe au laser de tubes métalliques : comportement au feu d’assemblages poteaux-poutres mixtes acier-béton Partie 1 : campagne expérimentale et simulation numérique
  Laser-cut joints of steel tubes: fire behaviour of composite steel-concrete column-beam joints Part 1: Experimental campaign and numerical simulation
  par Gisèle BIHINA
• Flambement autour de l’axe faible de PRS à semelles oxycoupées : propositions de facteurs d’imperfections
  Weak-axis flexural buckling of welded members with flame-cut flanges: proposal for new imperfection factors
  par Maxime LEBASTARD, Maël COUCHAUX, Alain BUREAU, Mohammed HJIAJ

L’édito par Philippe Hostaléry directeur général du CTICM

Le premier CMI de l’année est toujours pour moi l’occasion de tracer les orientations et les grands sujets qui mobilisent la filière. Bien sûr, pratiquement, chaque année, le thème de la transition environnementale est mis en avant. Et bien sûr, cette année encore, ce sujet ne peut être ignoré. Mais, alors que la France connaît une instabilité politique sans précédent sous la Cinquième République, que l’arrivée de Donald Trump remet en question les certitudes de sécurité des Européens et va exaspérer la guerre commerciale entre les nations, il est temps de mesurer la résilience de nos entreprises devant les difficultés.

Le premier signe encourageant est la transformation réelle de nos entreprises : les process ont été rationalisés, les ateliers sont équipés de machines-outils modernes et, pour certaines, de robots. L’industrie 4.0, vous le constaterez dans le dossier du présent numéro, est déjà une réalité de notre filière.

2025… deuxième marche des jalons de la RE 2020, les difficultés commencent-elles ? C’est le deuxième signe encourageant. Ces dernières années, le Centre a été moteur et a beaucoup parlé de transition environnementale, d’acier bas-carbone, de réemploi. Depuis quelques mois, un vent nouveau souffle et ce n’est plus le Centre mais les constructeurs qui parlent de ces sujets. L’utilisation d’acier bas-carbone est systématiquement proposée dans les offres de beaucoup, montrant d’ailleurs que le surcoût par rapport à un acier traditionnel est modique et parfaitement acceptable. Et pour rassurer les maîtres d’ouvrage, non, l’acier bas-carbone n’est pas un acier spécial, il est rigoureusement identique à l’acier traditionnel, c’est l’électricité qui a été utilisée pour le produire qui est décarbonée.

Malgré les progrès, des défis subsistent. Des défis à l’atelier : il reste à inventer les robots capables de résoudre des problèmes techniques qui, créant des goulets d’étranglement, sont aujourd’hui bloquants. Il reste aussi à inventer les robots capables de travailler sur des éléments de réemploi, des profils pas toujours très rectilignes, avec des coupes et percements pas toujours faciles à gérer. L’arrivée de l’IA dans nos ateliers améliorera sans nul doute ces aspects en permettant aux robots une plus grande autonomie et une production continue.

Des défis pour l’entreprise elle-même avec la réglementation environnementale européenne : il s’agira de répondre aux exigences des diverses réglementations. REP, CSRD, taxonomie : ces sigles et ces mots nouveaux auront un impact sur notre façon de travailler quelle que soit la taille de l’entreprise, soit parce qu’on y sera directement soumis, soit parce que les donneurs d’ordres, eux, y seront directement soumis et qu’il faudra bien répondre aux questions qui nous seront posées. À travers Impact’A, le CTICM est prêt à vous accompagner dans ces bouleversements.

Bonne lecture à tous

Le logiciel ABCPMX permet le calcul d’une poutre de plancher suivant la NF EN 1993-1-1 (poutre non mixte) ou suivant la NF EN 1994-1-1 (poutre mixte). Il couvre les poutres mixtes avec profilés laminés ou avec sections reconstituées par soudage. Il est aussi possible de traiter les poutres avec un enrobage partiel.

Les poutres reposent sur deux appuis simples, et elles peuvent comprendre une partie en console à chacune de leurs extrémités. Les analyses sont effectuées par éléments finis. Il est possible de prendre en compte le maintien par un bac en acier en phase de construction.

ABCPMX gère un projet dans lequel il est possible de définir une ou plusieurs poutres, éventuellement de type différent. Une note de calcul peut être éditée pour chacune des poutres indépendamment ou pour le projet dans son ensemble.

Le paquet d’installation comprend le Descriptif Technique ainsi que le Manuel de Validation.

La première version V1.0 ne traite que des poutres en situations normales et en phase de construction. Des versions ultérieures permettront de traiter le calcul en situation d’incendie (version attendue fin 2025) et le calcul des poutres de planchers minces (2026).

Sommaire :

• Rigidité des pieds de poteau articulés selon l’axe de faible inertie – Rigidity of column bases pinned along the weak inertia axis – par Romain PALACIOS
• Déversement des poutres en caisson et des profils creux rectangulaires – Study of the bucking of cold-formed circular tube sections bars subjected to simple compression -par Alain BUREAU, Maxime LEBASTARD, Cong Viet PHAN

L’édito par Bin Zhao, directeur du département recherche et valorisation du CTICM

En cette année 2024, l’un des évènements marquants en France est sans aucun doute le déroulement parfait des Jeux olympiques de Paris qui étaient non seulement exceptionnels sur le plan sportif, mais aussi exemplaires en matière d’impact environnemental avec une empreinte carbone divisée par deux par rapport aux Jeux précédents. Cet excellent bilan carbone est en grande partie le fruit d’une mutation entamée par la France depuis plusieurs années vers davantage de solutions de décarbonation, notamment dans le secteur de la construction, compte tenu de sa lourde contribution aux émissions de gaz à eff et de serre.
À juste titre, on observe actuellement un mouvement accéléré vers la recherche de solutions ou de moyens de décarbonation, quelle que soit la fi lière de la construction concernée. Les approches utilisées par les acteurs de la construction sont très diversifi ées. Au niveau de la construction métallique, les pistes sont également très riches ; on peut citer notamment les investissements de la sidérurgie pour produire de l’acier bas carbone, l’utilisation de la mixité combinant l’acier et d’autres matériaux bas carbone ou encore le réemploi de la construction métallique, que ce soit au niveau d’ouvrages entiers ou au niveau d’éléments métalliques individuels, bien que le réemploi de ces derniers soit plus complexe en matière de traçabilité, contrôle de qualité ou référentiels normatifs.
Par ailleurs, l’avancement de la technologie de l’intelligence artificielle (IA) a ouvert une autre piste permettant de rendre l’acte de construire et en même temps l’exploitation des ouvrages beaucoup plus efficaces, donc avec un bilan carbone optimisé. Actuellement, l‘utilisation de cette technologie pour la décarbonation des bâtiments en est à ses débuts, mais nous devons nous attendre à des applications beaucoup plus larges dans le domaine de la construction. C’est à la fois un défi et une grande opportunité pour la filière acier de s’appuyer sur cette technologie pour obtenir des ouvrages métalliques d’excellence en termes de performance environnementale.

L’édito par Daniel Bitar, directeur du département études du CTICM

L’époque des structures massives et rigides est derrière nous. La volonté de voir et toucher la transparence structurelle, l’exigence de performances accrues de structures de plus en plus élancées et souples, l’optimisation de la matière et la réduction de la quantité d’acier ou encore l’utilisation de l’acier vert et le besoin d’avoir un impact carbone et environnemental le plus faible possible… Il ne s’agit pas ici de simple énumération d’aspects, mais de choses devenues maintenant indispensables et il est rare qu’un projet en charpente métallique n’ait pas ces préoccupations.
Prenons tout d’abord la souplesse et la transparence des structures élancées. Je comprends bien la déception d’un architecte lorsque le trait d’un portemine de 0,2 mm se transforme en poteau de plusieurs dizaines de centimètres de côté ou en tablier d’un pont de trois à quatre mètres d’épaisseur lui faisant perdre la transparence et l’élancement voulus. Pour remédier à ça, il faut mettre les études au service des ouvrages élancés et justifier la bonne souplesse, ce que le CTICM offre aux constructeurs métalliques en faisant les études nécessaires pour respecter l’empreinte architecturale. Vous allez découvrir dans notre dossier (page 12) des projets dans lesquels des calculs non usuels sont effectués pour justifier la solidité et la stabilité des ouvrages.
L’optimisation de la matière et l’utilisation de structures légères ne doivent pas être un frein pour assurer la résistance à l’incendie et la stabilité au feu. Les études dans ce domaine,
comme vous pourrez le constater dans notre dossier, jouissent d’une représentation adéquate avec l’application de l’ingénierie incendie.
Vous allez découvrir également dans ce dossier que le CTICM accompagne les charpentiers métalliques pour évaluer et diminuer l’impact carbone et développer le marché de réemploi et d’autres aspects de l’industrie et de l’environnement. Il y a tant de choses à dire, mais je vous laisse les découvrir à travers ce numéro.

Sommaire :

• Longueur de flambement des poteaux dans le plan d’un portique – Buckling length of columns in portal frames – par Maxime LEBASTARD
• Étude du flambement de barres de sections tubulaires circulaires formées à froid soumises à la compression simple – Study of the bucking of cold-formed circular tube sections bars subjected to simple compression – par Roland MINGNANGUIB, Abdelouahab KHELIL, Charlotte MERCIER
• Calcul simplifié du comportement d’un poteau métallique soumis à un impact par une masse rigide – Stiffness of end plate bolted connections under bending and axial force – par Piseth HENG, Jean-Marc BATTINI, Mohammed HJIAJ

L’édito par Daniel Bitar, directeur du département études du CTICM

L’énergie est maintenant indissociable de l’action globale du CTICM sous l’impulsion de notre tutelle le ministère de l’Économie, des Finances et de la Souveraineté industrielle et numérique. Les idées de projets au service de la production de l’énergie et la concrétisation
des différents développements trouvent un écho au-delà des terres fermes où la construction métallique a sa place pour des nouvelles applications et a un rôle actif à jouer dans la production au service de l’énergie verte.
Dans ce numéro, un dossier est consacré aux projets de construction métallique permettant la production des énergies vertes.
L’article 40 de la loi ApER rend obligatoire l’implantation de panneaux photovoltaïques sur ombrières dans les parcs de stationnement extérieurs existants au 1er juillet 2023, de plus de 1 500 m², sur au moins 50 % de la superficie des parcs. Sont également concernés
les nouveaux parkings dont l’autorisation d’urbanisme a été déposée à compter du 10 mars 2023, avec des délais différents selon le type de gestion et la superficie concernée.
C’est dans ce contexte que le CTICM accompagne ses ressortissants et les industriels du secteur pour concevoir et calculer les ombrières et les tables supports de panneaux dans les champs photovoltaïques.
L’ambition de la France vers des installations off shore afin de mettre en service des éoliennes flottantes en mer donne place à une utilisation de l’acier et de la charpente métallique dans un marché de plus de 40 milliards d’euros. Le CTICM est présent pour répondre aux
différentes questions liées à la spécificité de ce domaine : la corrosion, la solidité, le vent turbulent aléatoire, la fatigue oligocyclique, etc.
En outre, la décision au sommet de l’État de construire les six EPR nouvelle génération implique la mise en place et la fourniture des éléments métalliques pour les différents bâtiments et notamment la salle des machines et les ponts roulants de grande capacité. Là aussi, le CTICM ne peut que rester mobilisé auprès des industriels et de ses constructeurs métalliques.
D’autres sujets sont à découvrir dans ce numéro.

AVERTISSEMENT : nous mettons en ligne cet ouvrage qui a été publié en 2000. Toutefois nous attirons l’attention du lecteur sur le fait que les textes de référence de cette époque
sont susceptibles d’avoir évolué depuis et que pour les ouvrages neufs, il convient de se référer aux textes actuellement en vigueur.

Préface:

Suite à l’accident de Blaye du 20 août 1997, où l’explosion de silos céréaliers a fait 12 victimes (11 morts et 1 blessé), le ministère de l’Environnement a décidé d’abroger l’arrêté en vigueur du 11 août 1983 et de le remplacer par l’arrêté du 29 juillet 1998 relatif aux «silos de stockage de céréales, de graines, de produits alimentaires ou de tout autre produit organique dégageant des poussières inflammables».
Cet arrêté impose un ensemble de mesures de prévention et de protection contre les risques d’explosion et d’incendie auxquels l’exploitant doit se conformer et démontrer leur respect dans le cadre d’une étude des dangers, en application de l’article 3-5 du décret du 21 septembre 1977.
Afin de comprendre, justifier et analyser les mesures de protection et prévention contre les dangers d’incendie susceptibles d’être mises en œuvre dans les silos, la Direction de la Prévention et de la Protection des Risques du ministère de l’Environnement et de l’Aménagement du Territoire a confié au CTICM la rédaction d’un «Guide d’application des mesures de sécurité incendie dans les silos ».
Ce guide n’a pas pour vocation d’imposer des mesures de prévention et de protection incendie dans les silos mais d’apporter une aide aux autorités, aux concepteurs et industriels dans leur choix. Dans cette optique, il présente les mesures pouvant être mises en œuvre tout en évaluant leur applicabilité dans les silos. De surcroît, il clarifie les mesures imposées ou proposées par l’arrêté du 29 juillet 1998, tout en introduisant des possibilités équivalentes, complémentaires ou compensatrices.
Par ailleurs un des risques majeurs dans les silos étant l’explosion, un chapitre particulier est consacré à ce phénomène.
Ce guide a été distribué à l’ensemble des responsables locaux du ministère de l’Environnement et de l’Aménagement du Territoire au sein des Directions Régionales de l’Industrie et de la Recherche.

Sommaire :

Articles

• Déversement de PRS à semelles oxycoupées : propositions de méthodes de calcul par Maxime LEBASTARD, Maël COUCHAUX, Alain BUREAU et Mohammed HJIAJ
• Échauffement des poutrelles métalliques de plancher protégées contre l’incendie, mais sans remplissage des cavités formées entre le bac acier de la dalle et le profilé métallique par Hoang Tung VU et Bin ZHAO

Normes

• Documents normatifs et recommandations en construction métallique et mixte de bâtiments par Valérie LEMAIRE

Sommaire :

Calcul analytique des tirants de silos, compte tenu de leur rigidité flexionnelle – Exemples par Léopold SOKOL

Étude expérimentale et numérique de systèmes fusibles avec des boulons aluminium par Thi Thuy MAI, Christophe RENAUD, Bin ZHAO, Sébastien DURIF, Abdelhamid BOUCHAIR

Rigidité des assemblages par platine d’about en flexion composée par Anthony RODIER