Choix de Profilés Métalliques

Choix de Profilés Métalliques

Comprendre le choix de Profilés Métalliques

En tant qu’ingénieur en génie civil, vous avez la responsabilité de concevoir une poutre pour un bâtiment industriel.

Cette poutre doit être en mesure de supporter une charge uniformément répartie spécifique.

Le choix s’oriente entre deux profilés métalliques très utilisés : une poutre IPE 300 et une poutre HEA 300, toutes deux en acier.


Données techniques :

  • Charge à supporter : 150 kN/m uniformément répartie.
  • Portée de la poutre : 8 mètres.
  • Propriétés de l’acier :
    • Limite élastique : 250 MPa.
    • Module de Young : 210 GPa.
    • Poids spécifique : 7850 kg/m³.

1. Profilé IPE 300 :

  • Hauteur (h) : 300 mm.
  • Largeur (b) : 150 mm.
  • Épaisseur de l’aile (tw) : 7.1 mm.
  • Épaisseur du web (tf) : 10.7 mm.

2. Profilé HEA 300 :

  • Hauteur (h) : 300 mm.
  • Largeur (b) : 300 mm.
  • Épaisseur de l’aile (tw) : 11.5 mm.
  • Épaisseur du web (tf) : 18 mm.

Correction : choix de Profilés Métalliques

I. Poutre en IPE 300

Moment fléchissant maximal (M_{\text{max}})

(1)   \begin{equation*}M_{\text{max}} = \frac{q \times L^2}{8}\end{equation*}


Avec :

    \begin{align*}q &= 150 \text{ kN/m} \\L &= 8 \text{ m}\end{align*}


(2)   \begin{equation*}M_{\text{max}} = \frac{150 \text{ kN/m} \times (8 \text{ m})^2}{8} \end{equation*}

(3)   \begin{equation*}M_{\text{max}} = 1200 \text{ kNm}\end{equation*}

Contrainte maximale dans le matériau (\sigma)

(4)   \begin{equation*}\sigma = \frac{M_{\text{max}}}{\frac{W_x}{h}}\end{equation*}


Avec :

    \begin{align*}W_x &= 14400 \text{ cm}^3 \text{ (pour IPE 300)} \\h &= 300 \text{ mm}\end{align*}


(5)   \begin{equation*}\sigma = \frac{1200 \text{ kNm}}{\frac{14400 \text{ cm}^3}{30 \text{ cm}}} = 83.33 \text{ MPa}\end{equation*}

Vérification:

La contrainte calculée (83.33 \text{ MPa}) est inférieure à la limite élastique de l’acier (250 \text{ MPa}), donc la poutre en IPE 300 est acceptable.

II. Poutre en HEA 300

Moment fléchissant maximal (M_{\text{max}})

Identique à la poutre IPE 300, M_{\text{max}} = 1200 \text{ kNm}.

Contrainte maximale dans le matériau (\sigma):

(6)   \begin{equation*}\sigma = \frac{M_{\text{max}}}{\frac{W_x}{h}}\end{equation*}


Avec :

    \begin{align*}W_x &= 18800 \text{ cm}^3 \text{ (pour HEA 300)} \\h &= 300 \text{ mm}\end{align*}


(7)   \begin{equation*}\sigma = \frac{1200 \text{ kNm}}{\frac{18800 \text{ cm}^3}{30 \text{ cm}}} = 63.83 \text{ MPa}\end{equation*}

Vérification:

La contrainte calculée (63.83 \text{ MPa}) est également inférieure à la limite élastique de l’acier (250 \text{ MPa}). Ainsi, la poutre en HEA 300 est également acceptable.

Conclusion :

Les deux profilés, IPE 300 et HEA 300, peuvent être utilisés pour cette application, car tous deux satisfont aux exigences de contrainte imposées par la charge.

Cependant, d’autres facteurs tels que le coût, la disponibilité, et les autres charges éventuelles (comme les charges de vent ou sismiques) devraient être pris en compte avant de prendre une décision finale.

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