Les produits utilisés pour la réalisation
d'ouvrages de bâtiment doivent satisfaire un certain nombre d'exigences
figurant dans les textes de référence. Parmi eux, les normes définissent
pour les constructions en acier :
- les caractéristiques chimiques
et mécaniques des aciers de construction ;
- les caractéristiques
géométriques (aire, moment et module d'inertie, masse au
mètre linéaire, ...) des sections de différentes formes ;
- les caractéristiques mécaniques et géométriques
des éléments de fixation (boulons, ...) ;
- les
caractéristiques des produits d'apport employés dans les assemblages
soudés.
La majeure partie des normes de cette famille a été l'objet de l'évolution normative européenne.
● 3.1. Critères de caractérisation des aciers
Pour permettre la caractérisation d'un acier, les trois catégories de critères principaux sont les caractéristiques physiques, chimiques et mécaniques.
La dilatabilité linéique (ou dilatation) est la caractéristique physique la plus intéressante pour le constructeur métallique. Témoin de l'augmentation des dimensions de l'acier, ce coefficient peut être donné par rapport à une température précise (vrai) ou entre deux températures (moyen). L'acier est également un bon conducteur thermique, notion à considérer dans le cas des échanges de chaleur entre extérieur et intérieur.
Liée aux propriétés d'un acier, la teneur des éléments (ou de certains d'entre eux) qui le compose est donnée par les normes ou par les catalogues des producteurs. L'indication est soit une « fourchette » avec les teneurs maximale et minimale, soit une valeur fixe (minimale ou maximale).
En outre, la réactivité des aciers avec leur environnement est importante. La corrosion atmosphérique dépend de l'humidité relative et de la pollution de l'air. Elle engendre une dégradation du matériau en termes d'épaisseur, de poids et par conséquent de performances. Pour recourir à ces phénomènes, on fait appel à des revêtements de protection, métalliques ou non, ainsi qu'aux aciers inoxydables.
Parmi les caractéristiques mécaniques des aciers, les plus couramment utilisées pour une application dans la construction métallique sont :
Limite d'élasticité
: Re en N/mm² ou MPa
C'est la plus grande force (appliquée par
unité de section initiale) au-delà de laquelle le métal conserve
une déformation permanente, c'est-à-dire la limite de conservation
de sa géométrie.
Elle sert au calcul à la contrainte
des éléments travaillant à la flexion, au cisaillement, au
flambement ...
Résistance à la traction (rupture) : Rm en
N/mm² ou MPa
C'est la plus grande force (appliquée par unité
de section initiale) que le métal peut supporter en traction avant la rupture.
Elle sert au calcul de fatigue.
Allongement à rupture : A en %
C'est l'allongement rémanent de la longueur de l'éprouvette d'essai
exprimé en % de la longueur initiale, c'est-à-dire l'allongement
maximal tolérable avant la rupture.
Les règles CM prescrivent
A ≥ 20 %
Module d'élasticité : E en N/mm²
Exprimant la rigidité du métal, c'est le facteur de proportion entre
la contrainte F appliquée à une barre et l'allongement relatif de
cette barre dans le domaine élastique.
Pour l'acier, E vaut 210 000
N/mm².
E intervient dans les calculs de flèches des éléments
travaillant à la flexion.
Résilience : KCV en J/cm²
Ce nombre mesure l'énergie absorbée par la rupture lors du choc
d'une éprouvette d'acier entaillée (essai normalisé).
Il s'agit d'un des principaux critères de choix des qualités d'acier
pour des constructions soudées.
1
L'acier : présentation d'un matériau
2 Les produits sidérurgiques
3
L'acier dans la construction
3.1 Critères
de caractérisation des aciers
•
Caractéristiques physiques
• Caractéristiques
chimiques
• Caractéristiques
mécaniques
3.2 Aspect normatif des aciers -
Notion de nuance d'acier
4 Recommandations
aux maîtres
d'ouvrage
● 3.2. Aspect normatif des aciers - Notion de nuance d'acier
Les
produits sidérurgiques sont destinés à un large éventail
d'applications. La norme est établie afin de définir leur aptitude
et leur spécificité en fonction de chaque application.
Le passage
progressif des normes nationales aux normes européennes a modifié
le système de numérotation de ces textes. Aujourd'hui, les normes
européennes relatives aux produits en acier apparaissent sous la forme
EN 10XXX.
L'ensemble de ces textes peut être classé en deux
catégories principales :
• les
normes définissant les nuances d'acier ;
•
les normes spécifiques aux produits avec leur norme de tolérance.
Retenons en particulier la norme NF EN 10025 qui représente la majorité des tonnages consommés dans la construction métallique.
| → prism normes |
La
notion de nuance pour les aciers d'usage général de construction
métallique est désormais définie à partir de la valeur
de l'une de ses caractéristiques mécaniques de base : limite d'élasticité.
Le choix de la nuance sera effectué en fonction de la conception des assemblages
et des conditions de service du bâtiment.
Dans la construction de bâtiments,
les conditions de faibles déformations (flèches limitées
pour l'exploitation) et celles liées aux instabilités (flambement
ou voilement d'éléments) conduisent à employer couramment
l'acier doux de nuance S 235, facilement soudable.
Principe de désignation
La lettre S est suivie d'un nombre désignant la valeur minimale spécifiée
de la limite d'élasticité,
S 355 représente
un acier dont la valeur minimale de la limite d'élasticité est 355
N/mm²
(ou Mpa)
A l'intérieur de ces nuances, est défini un certain nombre de qualités qui offrent des garanties supplémentaires contre des risques particuliers liés à la mise en oeuvre ou à l'exploitation.
Évolution des appellations en France
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L'acier : présentation d'un matériau
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3 L'acier
dans la construction
3.1 Critères de
caractérisation des aciers
• Caractéristiques
physiques
• Caractéristiques
chimiques
• Caractéristiques
mécaniques
3.2 Aspect normatif des aciers -
Notion de nuance d'acier
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