Mercredi 17 oct. 07 

L5.33 CM et TD 

M. ENGEL AMPHI. 310 Le mercredi de 8 h 30 à 10 h 

TECHNOLOGIE DES MATÉRIAUX STRUCTURELS – ACIER 

I.                   PONTS  

1.1  Ponts du XIXe siècle 

La passerelle des arts (1803) qui relie l’académie française au Louvres. Aujourd’hui, constituée de 9 arches, alors qu’avant qu’elle soit détruite, elle était constituée de 11 arches. Ses piles sont en maçonnerie. La soudure est un assemblage qui date de 1920-1925. Pourquoi ce pont est-il passé de 11 arches à 9 arches ? Les portées augmentent. 

Viaduc de Crumlin (1853). Les piles font une centaine de mètres. Des portées plus importantes avec une continuité. Le convoi introduit des vibrations qui peuvent faire écrouler le pont. Comment le pont est-il structuré ? 


Pont routier à Hambourg (1877) : arcs optimisés pour reprendre les efforts. C’est un pont routier et ferroviaire.  Viaduc de Mügensten (1893) Mégastructure. Pont pour franchir une rivière. La travée centrale est plus importante sans quoi on aurait du mettre un pilier au centre. 
Pont de Garabit (1870)  Un tablier à 245 m au-dessus du Tarn (longueur : 2460). Transfert des efforts dans la pile du pont avec les haubans attachés au pylône. Le tablier pèse 35000 tonnes. 

Pont Cantiliver (porte-à-faux) sur la Forth. Ce pont a des pylônes de trois mètres de diamètre, faits comme un réservoir de locomotive à vapeur. La tôle est assemblée avec des pièces de métal qui sont chauffées afin de faire résister la tôle au cisaillement. Un pont de 2500 mètres de long. 110 mètres de haut et 510 mètres de large. Pour construire le viaduc, on connectait plusieurs parties du pont.  

 pont.jpg Viaduc sur le Viaur (1900). Une somme d’éléments triangulaires instables peut faire une structure stable. Ce pont a des appareils d’appui.  1.2. Pont du XXe siècle 

Le viaduc de Millau (fin du XXe siècle) 

Des premières ébauches de tracés réalisées en 1987 à la fin du chantier en décembre 2004, dix-sept années d’études et de travaux auront été nécessaires pour que le chaînon manquant de l’A75 voie le jour. Le viaduc de Millau, que certains n’hésitent pas à appeler le pont du Gard du XXIe siècle, constitue l’aboutissement d’une multitude d’étapes. Pour chacune d’elle, rigueur, précision et professionnalisme ont été les maîtres mots. Autant de conditions indispensables pour faire entrer cet ouvrage d’exception dans le livre des records.  II. Manufactures Warehouse à Liverpool  toureiffel.jpg Ci-dessus : la Tour Eiffel à Paris, 1889 Taschen : livre sur la tour Eiffel. La tour Eiffel est en fer puddlé.  Gustave Eiffel avec Émile Nouguier et Maurice Koechlin III. élaboration de l’acier : le process 

1)      Extraire le minerai de fer  2)      Fondre le minerai au fourneau  3)      Couler la fonte dans la gueuse. Un sillon est creusé. 

4)      Débitage du morceau de fonte avec des outils appropriés 

5)      Forger le billot au marteau pilon. Qu’est-ce qu’un billot ? Assemblage sans visses Le moulage de la fonte au 18e Vers 1700, le moulage de la fonte.  Une réplique fidèle de la pierre Les flèches des cathédrales sont parfois toute en fonte. Pour remplacer des flèches en bois qui ont brûlé. Cathédrale de Chartes Après la fonte, le forgeage Appauvrissement en carbone. Les matériaux sont plus légers aujourd’hui. Profil en I, profil en H, appui de fenêtre  Les premiers organes de liaison :       a) rivet, tête sphérique b) rivet à tête fraisée,  c) boulon, tête et écrou 6 pans 

Assemblage par rivet La pose des rivets au marteau après qu’une personne chauffe les rivets. Quai d’une usine « sur l’eau » Acier en Lorraine et dans le nord de la France, à Alès (dans le sud de la France). Charbon et coke : carbone poreux légers et résistant, produit du chauffage de la houille, le coke remplace le charbon de bois au 19e siècle car il permet la construction de fourneaux… Hématite (Fe2O3) On met la fonte dans un convertisseur. Pour enlever le carbone : on met de l’oxygène et on brûle le carbone. Collecte d’acier pour le recycler. Plus on recycle l’acier plus il est bon.  Il y a deux façons de faire de l’acier. Laminage des produits plats (avec des brames) ou des produits longs (blooms, billettes) Batterie de hauts fourneaux (les réservoirs s’appellent des coopers). Affichage de la fonte… Mélangeage de l’acier liquide Coulage des lingotières Démoulage de lingots  Deux formes de produits distincts : 

  1. Les aciers longs (barres poutrelles) 
  2. Aciers plats (feuilles) 

Variantes de la coulée continue Brame d’acier à transformer. Définition d’une brame : La brame est un demi-produit sidérurgique. C’est la matière première utilisée pour la fabrication des tôles ou des plaques sur les trains de laminoirs.  Laminage des brames Transformation en produits longs 

Production de poutrelles : 

1.      Four électrique 

2.      Coulée continue 

3.      Ébauches 

Une charge de 155 tonnes est fondue en 55 minutes. HEA (section basse) HEB (semelle plus épaisse) HEM (semelle encore plus épaisse) Ipe Up Hea, b, m L Tube elliptique Poutrelle Ipe 200 : 100 mm de large et 200 mm de haut L : section : 70 mm x 50 mm Cornière (70 × 50 × 7) 

Calatrava (architecte) Santiago Calatrava est né en Espagne. Il a accompli d’importantes œuvres internationales. Dans les dernières années, il a fait d’élégantes et humanistes formes modernes. Il s’est formé à Valence et Zurich. Il a fait beaucoup de ponts. Il a aussi construit des gares. Il a fait the « World Trade Center Transportation Hub ». Ci-dessous : la cité des arts et des sciences à Valence.

calatravalacitdesarts.jpg

Mardi 24 oct. 07, 8h30-10h Il n’y aura pas cours la semaine prochaine ni le 14 Novembre.  Visites dans Paris le 10 novembre (pour le premier groupe) et le 17 novembre, de 9h à 13h. 

PRS (Poutres reconstituées soudées) Section en branches ou section en caisson Les coques de bateau sont assemblées par soudure. On soude très peu en chantier. On soude en atelier.  L’exemple du Reichtag décodé. Tubes elliptique Gare de Shangaï : utilisation de tubes ronds. Inertie mesurée en cm4 

3) les propriétés mécaniques de l’acier  Produit industriellement à partir de 1850 lorsque Besmer met au point un procédé d’affinage. Les aciers disponibles pour la construction :  -          Aciers revêtus  -          Aciers inoxydables 

-          Les aciers moulés 

-          Aciers doux en barres ou en feuilles 

Matériaux chargement réversible : les métaux comme l’acier ou l’aluminium ont des propriétés identiques en traction et en compression, l’acier doux présente une résistance élastique de 250 MPa (traction ou compression).  Propriétés identiques traction/compression de l’acier. Pour mesurer les caractéristiques des aciers les professionnels ont recours à des procédures… Recherche des propriétés : L’essai de traction avec une éprouvette Après avoir tiré sur l’éprouvette, il y a une zone de rupture avec striction. ΔL / L La déformation en fonction de la contrainte. σ = N/S  Deux photographies d’essais normalisés de traction.  1930 : l’aérogare de Buc (Jean Prouvé) Les balbutiements du mur rideau. 1936 : La maison du peuple de Clichy (Baudoin, Lods et Prouvé) Le pavillon de Barcelone (Mies Van der Rohe)  Les assemblages en construction métallique Renzo Piano : « l’architecture est une architecture d’assemblage. »  Foster : un show room pour Renault Rem Koolhas : restaurant universitaire : du béton en compression et des barres d’acier en traction. Eden Project de N. Grimshaw Boule (système MERO) 

Les assemblages sont des organes vitaux qui conditionnent : 

-          Le fonctionnement de la structure 

-          La résistance des barres assemblées  -          La constructibilité de l’ouvrage  Liaison encastrée (0 dl), liaison articulée, liaison glissante.