Notes de Calculs Structure Métallique

Cette démarche volontaire est, à notre sens, essentielle pour renforcer la confiance des utilisateurs et des clients. Elle impacte aussi tout autre acteur de la construction tels que les assureurs par exemple. Elle est une justification probante que la structure a été réalisée dans les règles.

Certifier sa structure, c’est :

• • • Sécuriser les limites d’usage de la construction métallique,
    • Valoriser ses performances en termes de qualité, sécurité, fiabilité et enfin durabilité,
    • Crédibiliser ses capacités à développer des structures métalliques, innovantes ou non.

Pour les produits grand public, la certification est un véritable marqueur de qualité. Elle guide les consommateurs dans leur choix. Elle représente donc un avantage concurrentiel non négligeable pour les constructeurs.

La certification validée par un organisme agréé tel que le CTICM repose sur l’analyse structurelle et donc en partie sur l’étude mécanique. Pour ce faire, il convient de réaliser des notes de calculs structure métallique et de ses assemblages.

L’ingénierie structurelle chez HOGGAR Solution s’applique aux typologies d’ouvrages suivantes :

• • • Structures mécano-soudées,
    • Mezzanines industrielles,
    • Agencements extérieurs,
    • Portiques, portails, balustrades et garde-corps,
    • Pergolas, vérandas…

Réaliser des notes de calculs pour structure métallique, c’est mener une étude de la nature des matériaux (aluminium, acier principalement) et des contraintes. Notre équipe analyse aussi les sollicitations, l’élasticité, l’instabilité et la plasticité de l’ouvrage. Les notes de calculs structure métallique servent à identifier les sources potentielles de défaillance. Elles permettent donc de mieux anticiper les comportements des structures.

Cette procédure va lever les incertitudes sur :

• • • la résistance des matériaux mis en oeuvre,
    • le dimensionnement des ouvrages,
    • les actions appliquées : charges, agressions climatiques, etc.

Certains ouvrages nécessitent une vérification renforcée du fait de contraintes structurelles ou des exigences de leur environnement. Bien sûr, tout est parfaitement réglementé et régi, notamment par les Eurocodes. Ces outils d’harmonisation européenne définissent les règles de construction et les calculs des structures et de leurs assemblages.

Voici quelques références de normes et Eurocodes que nous utilisons :

• • • NF-EN-1990, Eurocode 0, base de calcul des structures, pose les exigences de sécurité, durabilité, dimensionnement, fiabilité ;
    • NF-EN-1090-2 détaille les obligations techniques de fabrication (moyens de liaison mécaniques, soudage, protection contre la corrosion, montage) et le contrôle des structures en acier ;
    • NF-EN-1991, Eurocode 1, est centrée sur les actions subies par les structures : neige, vent, température, incendie, choc, levage… ;
    • NF-EN-1993, Eurocode 3, définit les principes des notes de calculs pour structure métallique ;
    • NF-EN-1999, Eurocode 9, précise les règles de conception et dimensionnement des structures en alliages d’aluminium.

La prestation de calculs s’articule en 3 étapes :

• • • Collecte des données structure,
    • Définition des hypothèses de calculs,
    • Modélisation et simulations.

DONNEES STRUCTURE

Généralement, nos clients nous remettent un plan d’architecture et/ou d’implantation de la structure. Disposer de données de fabrication est aussi très important. Nos équipes vont chercher à préciser les :

• • • Matières : acier/aluminium, qualité des alliages … ;
    • Descente de charge : s’assurer du cheminement des charges dans la structure porteuse ;
    • Profilés : standard ou spécifiques (dans ce cas nous devrons prévoir leur implémentation dans le logiciel de calcul) ;
    • Assemblage des éléments : spits, soudures, boulonnage …

Repérage des noeuds

Ensuite, nous définissons les éléments relatifs à l’environnement de l’ouvrage :

• • • Implantation en intérieur : quel est le contexte direct : en étage, en sous-sol ou de plein pied, typologie et contraintes du bâtiment ;
    • Installation en extérieur : préciser la zone géographique pour apprécier les contraintes météo (vent, neige, sable, sismiques, thermiques …) ;
    • Intégration dans son environnement : connaitre les ancrages et la pollution environnante (poussières, vibrations…), le cas des roof-tops … ;
    • Identification des contraintes pouvant être exercées du fait d’opérations de levage, de transfert de charges, de présence humaines …

HYPOTHESES DE CALCULS

Une fois toutes les données d’entrée appréciées, l’ingénieur calcul définit les hypothèses de calculs.

En premier lieu, il identifie les normes et règlementations qui s’appliquent . Il détermine ainsi les Eurocodes et pose le cadrage de sa démarche. Ces textes étant extrêmement pointus, notre spécialiste est spécialement formé et familiarisé à leur étude.

Il précise ensuite les charges. C’est un point essentiel car la note de calculs de structures métalliques va plus loin que la démarche standard. Cette dernière considère essentiellement la charge maximale. En calcul de structure, nous intégrons également la variabilité des charges et des résistances matériaux . Ce sont en effet des variables aléatoires. Bien sûr, il anticipe également les combinaisons des charges.

Enfin, il décide les outils qu’il va utiliser. Il peut s’agir de calculs :

• • • Analytiques, RDM ;
    • Par Eléments Finis, FEM ;
    • De résistance des matériaux, RDM ;
    • Structurels.

Hypothèses de calculs
Conditions aux limites et cas de charges

MODELISATION ET SIMULATIONS

L’étape suivante consiste à modéliser la structure dans un logiciel spécialisé. Nous avons souvent recours à SCIA.

Pour ce faire, nous devons :

• • • Appliquer les différentes sections ;
    • Modéliser les articulations et nœuds ;
    • Représenter les barres de liaison et de renfort ;
    • Considérer les dimensionnements, élément par élément ;
    • Définir les ancrages par le calcul des descentes de charge.

Modélisation

Un premier calcul général structurel est lancé. Le logiciel applique toutes les conditions de charge définies par le cadrage et les Eurocodes. Il calcule les comportements de la structure à ces contraintes et définit les états limite : ELU (état limite ultime), ELS (état limite en service). L’objectif est de simuler tous les cas de figure. On mène des calculs de descente de charge, sections, efforts dans les barres, contraintes et calculs des liaisons des poutrelles métalliques (assemblages / attaches).

Nous réalisons de multiples simulations : portance, glissance, déflexion, compacité… Pour cela, nous appliquons de nombreuses sollicitations :

• • • Contraintes mécaniques : traction, flexion, compression, flambement, cisaillement, fatigue, température, effort tranchant, limite de flèche sous charge gravitaire…
    • Sollicitation des actions dynamiques notamment les forces sismiques.

Le cas échéant, nous réalisons également des calculs plus spécifiques. On rentre alors dans le détail de certains éléments structurels et de liaison (attaches, platines, chevilles, etc.).

La démarche se termine par l’analyse des données. Elle se doit d’être pertinente. HOGGAR Solution décrypte les résultats. Puis, nous vérifions la tenue mécanique de tous les éléments et les déformations. Enfin nous menons les contrôles de stabilité de la structure. Nous nous appuyons sur plusieurs typologies d’analyse :

• • • Statique linéaire,
    • Statique non linéaire,
    • Dynamique des systèmes,
    • Thermique,
    • Fatigue des matériaux et structures.

A l’issue de ce décryptage, il se peut que mettions en exergue des points de faiblesse. Les équipes HOGGAR Solution proposent alors des méthodologies et procédés de fabrication qui garantiront la bonne réalisation de l’ouvrage. Nous soumettons éventuellement des propositions d’amélioration comme des recommandations sur les dimensionnements des éléments. Bien sûr, nous intégrons les critères de coûts, délais, fonctionnalités et qualité.

Hoggar Solution accompagne ses clients tout au long du process : de la validation du besoin, la réalisation des calculs, le dimensionnement des éléments jusqu’au dossier de plans.

En effet, nous remettons un dossier complet au client. Il détaille :

• • • les Résultats,
    • l’Analyse approfondie,
    • le Dossier de fabrication des éléments spécifiques éventuels,
    • un Dossier de plans clé en mains.

Avec tous les éléments remis, nos partenaires peuvent se rapprocher des bureaux de contrôle – Apave, Veritas, ou encore CTICM. Ils mèneront leurs missions de vérification afin de valider voire certifier les structures. Au besoin, nous les accompagnons dans cette ultime étape.