Matériaux de génie civil
CIV1140 - ACIER
Jean-Philippe Charron
Professeur en génie civil
Clélia Desmettre
Professionnelle de recherche
Département CGM
Contenu
n
Introduction
n
Production de l’acier
n
Composition de l’acier
n
Produits finis
n
Propriétés de l’acier
n
Nuances d’acier
n
Avantages/désavantages de l’acier
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
2
Acier - introduction
n
Historique
n
Remonte à plus de 4000 ans!
- Extrait de météorite (Météorites – Windhoek Namibie)
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
3
Acier - introduction
n
Historique
n
12e siècle
- Utilisation du minerai de fer
- Chauffage et coulage
n
14e siècle
- Technologie de fondage et de coulage plus
avancée
n
19e siècle
- Méthode de Bessemer soufflage d’air à travers le
fer en fusion qui rend l’acier malléable à la
température de la pièce
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
4
Acier - introduction
n
Métallurgie
n
n
n
n
n
Elle concerne l’étude des matériaux ferreux
et non ferreux
Fig 2.1
Métaux ferreux (acier/fonte) ≈ 90 % de la
production mondiale de matériaux
métalliques
Production mondiale acier brut : 1.8
milliards de tonnes en 2018
Asie ≈ 70 % de la production mondiale en
2018 (dont ≈ 50 % en Chine)
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
5
Acier - introduction
n
Métallurgie
n
n
Production mondiale acier brut : 1.8
milliards de tonnes en 2018
Évolution croissante de la production
d’acier brut depuis 1950
Source : worldsteel.org
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
6
Acier - introduction
n
Métallurgie
n
Asie ≈ 70 % de la production mondiale
(dont ≈ 50 % en Chine)
Source : worldsteel.org
Production d’acier brut Septembre 2019. Source : worldsteel.org
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
7
Acier - introduction
Source : worldsteel.org
Source : cn.ambafrance.org
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
8
Production de l’acier
n
Principales étapes de production
1. Extraction du minerai
2. Production de fonte de première fusion
3. Procédé d’affinage et coulage
4. Laminage
Film : Étapes de fabrication de l’acier (Extrait de
«C’est pas sorcier : le dire c’est bien, le fer c’est mieux»)
1 min 33 à 12 min 14 puis 18 min 26 à 20 min 36
Source : sevicom.free.f
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
9
Production de l’acier
n
1. Extraction du minerai
n
Minerai
- Substance contenant des minéraux (oxydes et
sulfures) utiles en proportions suffisantes, qui
demandent une élaboration physique, chimique
ou thermique, pour être utilisée par l'industrie.
n
Minerai d’usage courant
-
n
Hématite
Magnétite
Limonite
Taconite
Au Canada
- Frontière du Québec et du Labrador
- Région des Grands-Lacs
n
Traitement
-
Broyage du minerai en fines particules
Extraction du fer par séparateurs magnétiques
Nettoyage par flottaison
Expédition au four en boulette
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
10
Production de l’acier
n
2. Production de fonte de première fusion
n
n
Procédé de réduction par chauffage
Utilisation d’un agent réducteur, le monoxyde
de carbone pour capter l’oxygène combiné
avec le fer dans le minerai, formé à partir du
coke dans le four
- Coke : Combustible artificiel solide provenant de
la distillation à haute température de matières
volatiles, la plupart du temps on utilise le
charbon.
n
n
Utilisation d’un élément fondant, la chaux,
pour capter les impuretés dans l’acier ⇒ laitier
Action très importante de l’air
- Fournit de l’oxygène pour la combustion du coke
- Permet la réduction de l’oxyde de fer
n
Coulage dans des moules ou un bassin de
transfert
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
11
Production de l’acier
n
2. Production de fonte de première fusion
n
Caractéristiques de la fonte
- 95 % de fer, 3 à 5 % de carbone et des
impuretés
- Peu résistante et très fragile (trop de carbone)
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
12
Production de l’acier
Opérateur haut-fourneau.
Haut-fourneau – Coulée de fonte.
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
13
Production de l’acier
Traitement de la fonte liquide
au magnésium pour la rendre
ductile.
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
14
Production de l’acier
Micrographie de fonte ductile : les nodules de graphite sphéroïdal
confèrent à la fonte ductile des caractéristiques de solidité, de
résistance à l’élongation et à la rupture tout à fait exceptionnelles.
Grossisement x100. Source : wb-machinery.com
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
15
Production de l’acier
Centrifugation de tuyau en fonte ductile de
grand diamètre
Four de traitement thermique de tuyaux
centrifugés en fonte ductile.
Film : Comment C'est Fait - Les Tuyaux en Fonte Ductile
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
16
Production de l’acier
n
3. Procédé d’affinage
n
n
n
Objectif de diminuer la quantité
d’impuretés et de carbone en les
combinant avec l’oxygène
Réaction d’oxydation par chauffage de la
fonte de première fusion en présence
d’oxygène dans un four à haute
température
Four à réverbère
oxygène =
élément essentiel
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
17
Production de l’acier
n
3. Procédé d’affinage
n
Four à oxygène
L’ouvrier charge du fer fondu dans le four à oxygène où des
déchets d’acier et de fer se combinent pour faire de l’acier.
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
18
Production de l’acier
n
3. Procédé d’affinage
n
Four électrique : avantageux car peut être
arrêté au besoin
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
19
Production de l’acier
n
3. Procédé d’affinage
n
n
n
Affinage acier (composition chimique finale)
Vidange du four et coulage de l’acier
2 techniques de coulage utilisées
- Coulage en lingots (plus rare aujourd’hui)
- Coulage en continu
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
20
Production de l’acier
n
Coulage en lingots
- Contenu du four transféré dans des moules en
forme de lingots
- Après refroidissement partiel des lingots,
trempage dans un bassin à 1200 °C pour
refroidissement uniforme et matériau homogène
Utilisation d’agent désoxydant :
silicium et aluminium
- Lingots complètement refroidis transformés
ultérieurement en produits semi-finis par
laminage
- Technique aujourd’hui peu utilisée car exige plus
de travail et acier obtenu moins homogène
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
21
Production de l’acier
n
Coulage en continu (coulée continue)
- Contenu du four transféré en continu dans des
moules en forme de produits semi-finis
(exemples : billettes, blooms et brames, etc.)
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
22
Production de l’acier
n
4. Laminage
n
Laminage à froid ou à chaud
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
23
Production de l’acier
n
Illustration du laminage à chaud
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
24
Production de l’acier
n
4. Laminage
n
Structure cristalline de l’acier
- Lors de la solidification de l’acier
(refroidissement), les cristaux se forment sans
avoir la même orientation
- A l’intérieur de chaque cristal, les atomes
adoptent une disposition très ordonnée
- Jonction des cristaux appelée joint de grain
- Lors de l’application d’une charge, il y a des
glissements entre les cristaux aux joints de grain
qui entravent le déplacement
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
25
Production de l’acier
n
4. Laminage
n
Laminage à froid
- Provoque une augmentation permanente du
nombre de joints de grains
- Hausse l’entrave au déplacement donc matériau
plus résistant et moins ductile
Plus de
joints de
grain
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
26
Production de l’acier
n
4. Laminage
n
Laminage à chaud
- Provoque une augmentation temporaire du
nombre de joints de grains
- Structure cristalline initiale revient après
refroidissement
- Pas de hausse de l’entrave au déplacement donc
pas de modification de résistance et de ductilité
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
27
Production de l’acier
n
Résultantes du laminage
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
28
Production de l’acier
n
Résultantes du laminage
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
29
Composition de l’acier
n
Composantes principales
n
n
n
n
n
Pas nécessairement en terme de quantité,
mais en terme d’influence!
Fer : > 95 %
Carbone : 0,16 à 0,28 %
Manganèse : 0,3 à 1,65 %
Carbone a pour effet d’augmenter la
résistance et la dureté de l’acier mais de
réduire sa ductilité et sa résilience
- Ductilité : Propriété d'un matériau qui peut subir
une déformation permanente sans rupture ni
fissure, sous l'effet d'un effort de traction
- Résilience : Propriété d’un matériau à résister à
des impacts répétés
- Acier plus difficilement soudable si beaucoup de
carbone
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
30
Composition de l’acier
n
Composantes principales…
n
Manganèse a pour effet de rendre l’acier
plus soudable, malléable et résilient
- Soudabilité : capacité d’un matériau à être
soudé
- Malléabilité : capacité de déformation lors d’un
traitement qui modifie la structure ou la
composition du matériau (laminage)
- Acier avec beaucoup de manganèse (1,0 à 1,4
%) possède une bonne résistance à l’impact
(bonne résilience)
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
31
Composition de l’acier
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
32
Composition de l’acier
manganèse
carbone
silicium
soufre
phosphore
chrome
cuivre
nickel
impuretés
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
33
Composition de l’acier
n
Composantes secondaires
n
Chrome : 0.1 à 0.9 %
- Améliore la trempabilité et la résistance à la
corrosion
- Trempabilité : Aptitude d'un produit ferreux à
donner lieu aux transformations martensitique
et/ou bainitique qui augmentent la dureté
n
Cuivre : 0.02 à 0.03 %
- Améliore la résistance à la corrosion
n
Aluminium ou silicium : 0.15 à 0.4 %
- Eléments désoxydants pour retirer l’oxygène
de l’acier (réaction d’oxydation à l’affinage)
n
Molybdène : < 0.65 %
- Améliore la résistance à température élevée et
aussi la résistance à la corrosion
n
Nickel : 0.25 à 1.5 %
- Procure une meilleure résilience (résistance aux
impacts répétés) à basses températures
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
34
Composition de l’acier
n
Classification
n
Aciers non alliés (sans composante
secondaire)
- Acier au carbone ordinaire
- Acier au carbone à haute résistance
- On les appelle les aciers au carbone, ce sont les
plus simples à produire et les moins coûteux
- Anciennement utilisés pour les aciers structuraux
n
Tableau 2.1 et fig 2.13
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
35
Composition de l’acier
n
Classification
n
Aciers non alliés (sans composante
secondaire)
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
36
Composition de l’acier
n
Classification
n
Aciers faiblement alliés (avec composantes
secondaires)
- Acier haute résistance
- Acier résistant à la corrosion (Cr, Cu, Ni)
- Acier traité thermiquement
- Ils possèdent une limite élastique plus élevée
que les aciers non alliés ou au carbone
- Utilisés aujourd’hui pour aciers structuraux
n
Fig 2.14
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
37
Composition de l’acier
n
Classification
n
Aciers alliés (avec composantes
secondaires)
- Aciers de très haute résistance ayant subi un
traitement thermique (recuit, trempe et revenu)
- Recuit : chauffage à 1000 - 1500 °C pour affiner
le grain de l’acier et restaurer l’homogénéité de
sa structure moléculaire (souvent fait après
laminage)
- Trempe : refroidissement très rapide par jet d’air
ou d’eau pour améliorer les résistances
mécaniques et la dureté
- Revenu : chauffage à 300 - 400 °C pour réduire
la fragilité apportée par la trempe
- Pour la fabrication de barres, de ronds ou de
pièces forgées
- On les utilise aussi pour la fabrication d’outils
(mèches, pièces de forage et de coupes, pièces
soumises à hautes températures)
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
38
Produits finis (génie civil!)
n
Profilés en I et à ailes parallèles
n
n
Constitués de 1 âme et 2 ailes parallèles
Dénomination
-
W : normal
M : spécial
HP : profondeur égale à la largeur (d = b)
S : face intérieure des ailes est inclinée de 17 %
- Exemple profilé W530x138 (d x m), 530
correspond à la profondeur en mm et 138 à la
masse en kg/m linéaire
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
39
Produits finis
Type W
Type S
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
40
Produits finis
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
41
Produits finis
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
42
Produits finis - abaques
Pour une même série, profondeur
“d” fixée mais “h” (ici T) varie
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
43
Produits finis - abaques
Pour une même série, profondeur “d” fixée
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
44
Produits finis - abaques
Pour une même série, profondeur “d” varie mais
cette fois “h” (ici T) est constant
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
45
Produits finis - abaques
Type HP
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
46
Produits finis
n
Profilés en C (aussi profilés en U)
n
n
Constitués de 2 ailes raccordées à l’âme en
leur extrémité
Dénomination C ou MC
- Exemple profilé C250x37 (d x m), 250
correspond à la profondeur en mm et 37 à la
masse en kg/m linéaire
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
47
Produits finis - abaques
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
48
Produits finis
n
Profilés en T
n
n
Obtenus en coupant longitudinalement, au
centre de l’âme, des profilés en I à ailes
parallèles
Dénomination WT
- Exemple WT230x53 (d x m)
- Exemple : profilé W460x106 donne 2 WT230x53
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
49
Produits finis
n
Cornières en L à ailes égales ou inég.
n
n
Produits laminés avec 2 ailes
perpendiculaire
Dénomination L
- Exemple L 127x89x13 (d x b x t)
- Cornière petite, leur masse est de moindre
importance lorsqu’on les choisit donc pas dans
leur appellation
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
50
Produits finis - abaques
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
51
Produits finis - identification
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
52
Produits finis - identification
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
53
Produits finis
n
Tubes
n
Tubes sans joint et tubes soudés
n
Dénomination HSS
- Exemple HSS 127x127x6,35 (d x b x t profilé
prismatique, ou d x t profilé circulaire)
- Catégorie H : formés à chaud
- Catégorie C : formés à froid
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
54
Produits finis - abaques
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
55
Produits finis
n
Profilés soudés
n
n
Les ailes sont reliées perpendiculairement
à l’âme en leur milieu par des cordons de
soudure
Dénomination (abaques disponibles)
- I avec ailes égales : WWF
- I avec ailes inégales : WRF
- Fig 2.18
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
56
Produits finis
n
Produits plats laminés
n
Tôles pour coffrage (plancher bâtiment)
n
Tôles pour couverture (toit bâtiment)
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
57
Produits finis
n
Produits plats laminés
n
Tôles pour bardage (mur bâtiment)
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
58
Produits finis
n
Palplanches
n
Sert à la retenue des sols ou de l’eau
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
59
Produits finis
n
Câbles, torons et tiges
n
Pour les ouvrages en béton précontraint
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
60
Produits finis
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
61
Produits finis
n
Armatures
n
Pour les ouvrages en béton armé
n
Fig massicotte
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
62
Produits finis
n
Armatures
n
n
Production – bain de refroidissement
[CRSI 2006]
Films :
- Reinforcing steel mill production (CRSI)
- Comment c'est fait : L'Acier (fabrication barres)
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
63
Produits finis - abaques
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
64
Produits finis
n
Boulons
n
Pour fixer mécaniquement différents
profilés en acier
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
65
Produits finis
n
Goujons
n
Pour assurer la liaison entre la dalle de
béton et les éléments de support en acier
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
66
Produits finis
n
Applications
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
67
Propriétés de l’acier
n
Propriétés mécaniques
n
Varient selon alliages et nuances
n
Comportement en traction de l’acier
- Phase linéaire élastique
- Phase plastique qui comprend un plateau
plastique et une zone d’écrouissage
- Phase de rupture avec la striction (réduction de
la section d’acier à un endroit localisé)
Phase rupture
- Rupture
σ = F/Ainit
σ = F/Ainit diminue
Mais F/Aréel augmente
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
68
Propriétés de l’acier
n
Comportement en traction de l’acier…
n
Résistance à la traction
- Contrainte de rupture (Fu), de 350 à 700 MPa
- Limite élastique (Fy), de 300 à 600 MPa
- La limite élastique (Fy) correspond à la
contrainte au-dessus de laquelle l’acier subit des
déformations inélastiques ou permanentes
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
69
Propriétés de l’acier
n
Rapport essai de traction
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
70
Propriétés de l’acier
n
Ductilité
- Propriété d'un matériau à subir une déformation
permanente sans rupture ni fissure sous l'effet
d'un effort de traction
- Caractéristique très importante pour les
ouvrages de génie civil afin éviter les ruptures
fragiles sans avertissement
- Béton est un matériau quasi fragile
- Acier est un matériau ductile
- Béton fibré à ultra haute performance est ductile
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
71
Propriétés de l’acier
n
Résistance à la fatigue
- Lorsqu’un élément en acier est soumis à des
sollicitations cycliques (passage de véhicules sur
des poutres de pont en acier, etc.)
- Résistance à la fatigue = capacité de l’acier à
éviter la formation d’une fissure dans une zone
où les sollicitations sont appliquées de manière
cyclique
Acier corten (AT) métallisé
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
72
Propriétés de l’acier
n
Dureté
- Mesure de la profondeur de l’empreinte d’un
pénétrateur qui tombe sur une pièce en acier
- Essais Brinell et Vickers
- Fig 2.24
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
73
Propriétés de l’acier
n
Résilience (ou ténacité)
- Capacité d’un matériau à résister aux chocs
répétés
- A haute température l’acier est résilient (rupture
ductile), à basse température l’acier perd sa
résilience (rupture fragile)
- Essai Charpy
- Fig 2.25
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
74
Propriétés de l’acier
n
Essai Charpy
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
75
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
76
Propriétés de l’acier
n
Rapport essai Charpy
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
77
Propriétés de l’acier
n
Résistance aux incendies
- Perte de résistance mécanique et augmentation
ductilité de l’acier qui se produit à partir d’une
température de 250°C, très importante à 550°C
- Utilisation de membrane ou de cloisons coupefeu pour retarder le transfert de chaleur
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
78
Propriétés de l’acier
n
Résistance aux incendies…
- Autres solutions pour améliorer la résistance aux
incendies de l’acier
- Fig 2.31
Épaisseur de vermiculite
et de plâtre
-13 mm, protection
de 1/2h avant 550°C
-50 mm, protection
de 4h avant 550°C
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
79
Propriétés de l’acier
n
Résistance aux incendies…
- Autres solutions pour améliorer la résistance aux
incendies de l’acier
- Fig
Source : Landowski et Lemoine (2005)
Concevoir et construire en acier
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
80
Propriétés de l’acier
n
Résistance aux incendies…
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
81
Propriétés de l’acier
n
Propriétés physiques
n
Varient ‘‘pas’’ selon alliages et nuances!
n
Densité et masse volumique
- d = 7.85 , ρ = 7850 kg/m3
(aluminium d = 2.7 et béton d = 2.4)
n
Coefficient de dilatation thermique
- α = 11.7 x10-6 m/m/°C
(béton α = 10 x10-6 m/m/°C)
n
Coefficient de poisson
- Rapport de la déformation transversale sur la
déformation longitudinale lors d’un chargement
- υ = εt/εl = 0,3
(béton υ = 0,2)
n
Module d’élasticité ou module de Young
- Pente de la droite lorsque la déformation
unitaire de l’éprouvette est directement
proportionnelle à la contrainte
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
82
Propriétés de l’acier
n
Module d’élasticité ou module de Young…
- E = 200 000 MPa
(Aluminium E = 70 000 MPa et
béton E = 30 000 MPa)
n
Fig 2.21
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
83
Propriétés de l’acier
n
Fluage
- Déformation différée (en fonction du temps)
d’un matériau lorsqu’il est soumis à une
contrainte constante
- Pour l’acier le fluage se produit surtout à haute
température (> 450 °C ⇒ incendie)
- Fluage caractérisé par 3 phases enclenchées
selon la température et le niveau de contrainte
- Phase primaire: taux de déformation décroissant
- Phase secondaire: taux de déformation constant
- Phase tertiaire: taux de déformation croissant
menant à la rupture
Courbe pour F cte
Phase III : A (striction) : σ et ε
- Fig 2.27
Avec σ cte
Avec hausse T ou σ
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
84
Nuances d’acier
n
Nuance
n
n
Permet de distinguer les différents types
d’acier par leurs caractéristiques chimiques
et mécaniques
Type W : aciers soudables
n
Conviennent aux constructions soudées
- Éléments de charpente dans les bâtiments
n
Type WT : aciers soudables à
résilience améliorée
n
Conviennent aux constructions soudées qui
doivent avoir une bonne résilience à
basses températures
- Surtout utilisés dans les ponts
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
85
Nuances d’acier
n
Zone d’exposition des ouvrages
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
86
Nuances d’acier
n
Type R : aciers patinables
n
Offrent une résistance à la corrosion
atmosphérique
- Tôle mince pour revêtement extérieur de
bâtiment
n
Type A : aciers patinables et soudables
n
n
Combinaison type W et type R
Type AT : aciers patinables et
soudables à résilience améliorée
n
Similaire au type A avec en plus une bonne
résilience à basses températures
- Pour les ponts et le matériel de transport
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
87
Nuances d’acier
Section ballast d’un pont ferroviaire : utilisation d’un
acier de nuance AT non peint
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
88
Nuances d’acier
n
Type Q : aciers faiblement alliés,
trempés et revenus
n
Limite élastique élevée, évite aussi
l’altération de l’acier lors des soudures
- Pièces de charpentes légères de grandes
résistances
n
Type QT : aciers faiblement alliés,
trempés et revenus à résilience
améliorée
n
Similaire au type Q avec en plus une
bonne résistance à la rupture fragile et
une bonne résilience à basse température
- Pièces de charpentes légères de grande
résistance (ponts et grues) et matériel de
transport
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
89
Nuances d’acier
n
Dénomination typique
n
n
n
Pour un bâtiment : 350W Nuance
Pour un pont : 350AT Limite élastique
Dénomination complète d’un élément
de construction en acier
n
n
n
n
Exemple acier: 400W indique un
fy=400 MPa et une nuance W
La nuance de l’acier est différente de la
classification des profilés !!!
Exemple profilé : W530x138 indique un
profilé en I de 530 mm de hauteur et
138 kg/m.lin.
Exemple global : On peut avoir un profilé
de type W530x138 de nuance 480W ou
480AT…
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
90
Nuances d’acier
n
Exemple d’abaque
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
91
Avantages de l’acier
n
Qualité et légèreté
n
n
n
Préfabrication et rapidité du montage
n
n
n
Fabrication bien contrôlée permettant
d’atteindre une bonne qualité
Charpentes d’acier plus légères car hautes
résistances mécaniques
Usinage et perçage des pièces fait en
atelier (conditions idéales)
Montage et boulonnage rapide en chantier
Facilité de transformation et de
démontage
n
n
Facilité de modifier ou renforcer les
charpentes d’acier existantes
Démontage et récupération de la
charpente d’acier possible ⇒ réduction des
coûts
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
92
Avantages de l’acier
n
Résistance à la corrosion
n
n
Multiplicité d’alliages
n
n
Utilisation des aciers patinables rend les
structures résistantes à la corrosion
On trouve ou on peut créer un alliage
correspondant à différentes exigences de
conception
Recyclage
n
n
Réduction en petits morceaux des pièces
en acier désuètes
Retour au procédé d’affinage (passage à
nouveau au four) pour la fabrication de
nouvelles pièces
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
93
Désavantage de l’acier
n
Coût de fabrication
n
n
Produits finis en acier très coûteux
Surconsommation d’acier en Asie ⇒ Inde,
Chine
CIV1140 - École Polytechnique © J-P Charron
94