Analyse d’une Poutre en Acier

Analyse d’une Poutre en Acier

Comprendre l’Analyse d’une Poutre en Acier

Vous êtes ingénieur en structure et devez concevoir une poutre en acier pour une passerelle piétonnière.

La poutre doit supporter une charge uniformément répartie et répondre aux normes de l’Eurocode.

Votre tâche est de déterminer la taille appropriée de la poutre et de vérifier sa capacité portante en considérant les propriétés du matériau métallique.

Pour comprendre le Calcul d’une Charpente Métallique, cliquez sur le lien.

Données:

1. Charge uniformément répartie: 5 kN/m.
2. Longueur de la poutre (L): 10 m.
3. Acier utilisé: S355.

  • Limite d’élasticité (\(f_y\)): 355 MPa.
  • Module d’élasticité (\(E\)): 210 GPa.

4. Coefficient de sécurité: 1.5.
5. Norme: Eurocode 3 (EN 1993-1-1).

Consignes:

1. Calcul du Moment Fléchissant Maximal (\(M_{max}\)):

2. Sélection de la Section de la Poutre:

  • Choisissez une section en I standard (par exemple, IPE, HEA).
  • Utilisez les tables de propriétés des sections d’acier pour trouver le moment d’inertie (I) et la distance maximale de la fibre neutre à la surface de la poutre (\(y_{max}\)).

3. Calcul de la Contrainte de Flexion (\(\sigma\)):

  • Vérifiez que la contrainte de flexion ne dépasse pas la limite d’élasticité réduite par le coefficient de sécurité

4. Vérification selon l’Eurocode:

  • Référez-vous aux exigences de l’Eurocode 3 pour la vérification supplémentaire, y compris la flèche.

Correction : Analyse d’une Poutre en Acier

1. Calcul du Moment Fléchissant Maximal \((M_{\text{max}})\)

Formule:

\[ M_{\text{max}} = \frac{wL^2}{8} \]

Données:

  • \( w = 5 \, \text{kN/m} \)
  • \( L = 10 \, \text{m} \)

Calcul:

\[ M_{\text{max}} = \frac{5 \times 10^2}{8} \] \[ M_{\text{max}} = \frac{500}{8} = 62.5 \, \text{kNm} \]

2. Sélection de la Section de la Poutre

Choix: Section IPE 300.

Propriétés de la Section:

  • Moment d’inertie (I): \(7900 \, \text{cm}^4\)
  • Distance maximale de la fibre neutre à la surface \((y_{\text{max}})\): \(15 \, \text{cm}\)

3. Calcul de la Contrainte de Flexion (σ)

Formule:

\[ \sigma = \frac{M_{\text{max}} \cdot y_{\text{max}}}{I} \]

  • Conversion de \( M_{\text{max}} \): \( 62.5 \, \text{kNm} = 6250 \, \text{kNcm} \)

Calcul:

\[ \sigma = \frac{6250 \times 15}{7900} \] \[ \sigma = \frac{93750}{7900} \approx 11.87 \, \text{MPa} \]

Limite d’élasticité réduite par le coefficient de sécurité:

\[ \frac{f_y}{\text{Coefficient de sécurité}} \] \[ = \frac{355}{1.5} \approx 236.67 \, \text{MPa} \]

Vérification:

\[ 11.87 \, \text{MPa} < 236.67 \, \text{MPa} \]

La contrainte de flexion est bien inférieure à la limite d’élasticité réduite, donc la section est adéquate à cet égard.

4. Vérification selon l’Eurocode:

a. Vérification de la Flèche (\(\Delta_{\text{max}}\))

Formule:

\[ \Delta_{\text{max}} = \frac{5wL^4}{384EI} \]

Données:

  • \(w = 5 \, \text{kN/m} = 5000 \, \text{N/m}\) (conversion en N)
  • \(L = 10 \, \text{m}\)
  • \(E = 210 \, \text{GPa} = 210 \times 10^9 \, \text{N/m}^2\) (conversion en N/m²)
  • \(I = 7900 \, \text{cm}^4 = 7.9 \times 10^{-4} \, \text{m}^4\) (conversion en m⁴)

Calcul de la flèche maximale:

\[ = \frac{5 \times 5000 \times 10^4}{384 \times 210 \times 10^9 \times 7.9 \times 10^{-4}} \] \[ = \frac{250000 \times 10^4}{321.024 \times 10^9} \, \text{m} \] \[ \approx \frac{250 \times 10^8}{321.024 \times 10^3} \, \text{m} \] \[ \approx \frac{250000}{321.024} \, \text{mm} \]

Comparaison avec les limites de l’Eurocode:

  • L’Eurocode 3 stipule généralement une limite de flèche de \(L/250\) pour les structures en acier.

\[ \frac{L}{250} = \frac{10 \, \text{m}}{250} \] \[ = 0.04 \, \text{m} = 40 \, \text{mm} \]

  • Si \(\Delta_{\text{max}} < 40 \, \text{mm}\), la poutre respecte les critères de flèche.

Analyse d’une Poutre en Acier

D’autres exercices de structure métallique:

Chers passionnés de génie civil,

Nous nous efforçons constamment d’améliorer la qualité et l’exactitude de nos exercices sur notre site. Si vous remarquez une erreur mathématique, ou si vous avez des retours à partager, n’hésitez pas à nous en informer. Votre aide est précieuse pour perfectionner nos ressources. Merci de contribuer à notre communauté !

Cordialement, EGC – Génie Civil

0 commentaires

Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Calcul d’une Charpente Métallique

Calcul d'une Charpente Métallique Comprendre le calcul d'une charpente métallique Vous êtes chargé de concevoir une charpente métallique pour un petit entrepôt. La charpente est de type portique simple avec des liaisons articulées à la base et des contreventements en...

Contreventement charpente métallique

Contreventement charpente métallique Comprendre le contreventement charpente métallique Vous êtes ingénieur en structure et devez concevoir le contreventement pour une charpente métallique d'un petit entrepôt. La structure est simplifiée en une travée unique avec des...

Charges Appliquées et résistance

Charges Appliquées et Résistance Comprendre les charges Appliquées et résistance Vous êtes ingénieur en structure et devez concevoir une poutre en acier pour un petit bâtiment industriel. La poutre doit supporter une charge uniformément répartie (charge permanente et...

Calcul du flambement d’une colonne

Calcul du flambement Comprendre le calcul du flambement Vous êtes ingénieur en structure et devez concevoir une colonne en acier pour soutenir une partie d'un bâtiment. La colonne doit avoir une hauteur de 4 mètres et supporter une charge axiale de 150 kN. L'objectif...

Calcul de la longueur de flambement critique

Calcul de la longueur de flambement critique Comprendre le Calcul de la longueur de flambement critique Dans la conception de structures métalliques, la longueur de flambement critique est une mesure clé qui aide à déterminer la résistance d'une colonne métallique...

Analyse Structurale d’une Poutre IPE 300

Analyse Structurale d'une Poutre IPE 300 Comprendre l'Analyse Structurale d'une Poutre IPE 300 Vous êtes un ingénieur en structure chargé de concevoir une poutre en acier pour un bâtiment industriel. La poutre doit supporter une charge uniformément répartie et doit...

Calcul d’une poutre en acier

Calcul d'une poutre en acier Comprendre le calcul d'une poutre en acier Vous devez concevoir une poutre en acier pour un petit pont piétonnier. La poutre doit supporter une charge uniformément répartie (UDL) provenant du poids du pont et des piétons. Pour comprendre...

Calcul des Connexions Métalliques

Calcul des Connexions Métalliques Comprendre le calcul des Connexions Métalliques Vous êtes un ingénieur en structure chargé de concevoir une connexion boulonnée pour une poutre en acier dans un bâtiment commercial. La poutre doit supporter une charge uniformément...

Analyse de la Corrosion Marine d’une Structure

Analyse de la Corrosion Marine d'une Structure Comprendre l'Analyse de la Corrosion Marine d'une Structure Une société de construction maritime évalue la durabilité de ses structures métalliques exposées à un environnement marin agressif. La structure en question est...

Calcul du nombre total de boulons nécessaires

Calcul du nombre total de boulons nécessaires Comprendre le Calcul du nombre total de boulons nécessaires Vous êtes un ingénieur chargé de concevoir l'assemblage d'une nouvelle structure métallique pour un hangar industriel. La structure se compose de poutres en I et...