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Article

1 - ERREURS MATÉRIELLES

2 - CAUSES ACCIDENTELLES

  • 2.1 - Actions excessives de type normal
  • 2.2 - Actions anormales

3 - IGNORANCE

4 - ERREURS DE CONCEPTION OU D’ÉTUDES

5 - FACTEURS EXTERNES

6 - ERREURS D’EXÉCUTION

7 - ERREURS DE MONTAGE

  • 7.1 - Efforts anormaux
  • 7.2 - Instabilité en cours de montage
  • 7.3 - Ordre de montage
  • 7.4 - Pièces déformées avant montage
  • 7.5 - Contrôle chantier

8 - MAUVAISE UTILISATION ET DÉFAUTS D’ENTRETIEN

  • 8.1 - Charges imprévues
  • 8.2 - Défaut d’entretien

9 - RÉPARATIONS

  • 9.1 - Réhabilitation des structures anciennes
  • 9.2 - Renforcement des structures

Article de référence | Réf : C2690 v1

Ignorance
Constructions métalliques - Pathologie des structures métalliques

Auteur(s) : Jacques MAYÈRE

Date de publication : 10 nov. 1992

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Auteur(s)

  • Jacques MAYÈRE : Ingénieur INSA - Responsable de l’activité Charpentes métalliques et Bois du Bureau Veritas

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INTRODUCTION

Une construction, quelle que soit sa destination (habitation, usage industriel, collectivité, spectacle...) et son principe constructif (matériau, type de structure), doit être capable de résister aux efforts qui lui sont appliqués. Dans le cadre du sujet du présent article, ce rôle de « résistance » est assuré par l’ossature ou structure en acier constituant le « squelette » de la construction.

L’acier utilisé en construction métallique [1] a des caractéristiques garanties. C’est un matériau isotrope et homogène ayant un comportement idéal vis-à-vis de la théorie de l’élasticité, base des lois de la résistance des matériaux. Il est ductile, propriété nécessaire à la bonne répartition des efforts dans les assemblages .

Il est soudable, sous réserve de respecter les dispositions prescrites au projet  .

C’est le matériau d’usage courant en construction qui présente les caractéristiques les plus élevées pour le poids le plus faible .

La structure assure principalement le cheminement des efforts extérieurs appliqués jusqu’aux bases solides, les fondations. La connaissance de ce cheminement est essentielle quant à l’étude des éléments constitutifs de la structure ainsi que de leurs liaisons (attaches). La structure est stable si cette transmission s’effectue sans désordre .

Les ossatures métalliques sont généralement « souples » et constituées de barres « élancées » ou d’éléments minces. Ces caractères spécifiques sont à garder présents à l’esprit lors des études, les problèmes de flexibilité, voilement, déversement de poutres fléchies et flambement d’éléments comprimés étant déterminants dans la justification et le dimensionnement des structures métalliques .

Les règles actuelles [2] permettent la justification des structures en acier par la théorie de la résistance des matériaux dans le domaine élastique avec prise en compte éventuelle d’un coefficient d’adaptation plastique. La justification des structures avec prise en compte de la plasticité, sous certaines conditions et précautions, est codifiée depuis 1981 [3] .

Les futurs règlements de calcul des structures en acier en cours de préparation [Eurocode 3, EC3-DAN (document d’application national)] codifieront d’autres méthodes de calculs (analyses non linéaires : géométrie et /ou matériau).

Le respect du domaine de validité de ces codes est essentiel et doit être vérifié à chaque projet .

Les règlements sont une partie des outils nécessaires à la bonne réalisation d’une structure . Le nombre des intervenants à la réalisation d’une construction fait que, malheureusement, des erreurs et omissions peuvent être produites et être la cause de sinistres plus ou moins graves.

Une structure peut être sinistrée :

  • soit par effondrement total ou partiel sous l’effet de chargement ;

  • soit par des déformations importantes rendant la structure impropre à son exploitation.

Les origines de ces sinistres sont dues principalement à :

  • des erreurs de conception : 13 %, dont 3 % de structures instables ;

  • des erreurs de bureau d’études : 45 % ;

  • des erreurs de montage : 35 %, dont la moitié est due à des instabilités provisoires, l’autre moitié se partageant entre malfaçons et fausses manœuvres ;

  • des erreurs de fabrication ;

  • des défauts du matériau.

L’analyse des causes d’un sinistre doit se faire en plusieurs étapes :

  • examen de la structure sinistrée, déformations, déchirures, ruptures ;

  • examen des conditions et circonstances au moment du sinistre, chargement de la structure ;

  • recherche des causes du sinistre faite, en général, par l’exécution d’un nouveau calcul. Il n’est pas rare que cette nouvelle analyse fasse apparaître des insuffisances n’étant pas à l’origine du sinistre et auxquelles il faut alors aussi remédier.

La qualité des études est essentielle, compte tenu du caractère « industriel » des structures métalliques dans le domaine du bâtiment. On constate qu’une des principales causes actuelles des désordres provient de la mauvaise qualité des études.

Les contrôles doivent donc intervenir le plus tôt possible, dès le stade de la conception et des études. Les origines des sinistres sont nombreuses et variées ; certaines sont répétitives et connues, d’autres plus confuses .

Un sinistre est souvent dû à plusieurs causes : charges exceptionnelles, insuffisances, et c’est leur concomitance qui le déclenche. Le risque de sinistre est donc accru par la multiplicité des erreurs commises .

L’étude et le recensement de l’origine des sinistres constituent la pathologie .

Les sinistres ont principalement pour origine :

  • les erreurs matérielles au niveau des études, de la fabrication ou du montage ;

  • les causes accidentelles comme les charges exceptionnelles ;

  • l’ignorance au niveau du projet, de l’exécution, du montage et de l’utilisation ;

  • les erreurs de conception et d’étude ;

  • les facteurs externes ;

  • les erreurs d’exécution ;

  • les erreurs au montage ;

  • la mauvaise utilisation et le défaut d’entretien ;

  • des défauts du matériau.

La gravité des désordres varie, suivant les circonstances, de l’effondrement catastrophique au simple défaut d’esthétique ne présentant aucun risque. On peut distinguer :

  • les instabilités d’ensemble conduisant à l’effondrement ou au renversement ;

  • les instabilités propres d’éléments pouvant, par réaction en chaîne, conduire à une instabilité d’ensemble ;

  • une durabilité insuffisante, corrosion, vieillissement, fatigue ;

  • un comportement anormal comme les déformations excessives ou les perturbations du bien-être des usagers ;

  • une atteinte à l’esthétique.

Nous allons, dans les paragraphes qui suivent, commenter les origines des désordres et les illustrer par des exemples concrets.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-c2690


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3. Ignorance

Le défaut de connaissance total ou partiel reste la cause la plus fréquente des désordres. La méconnaissance des effets des actions sur les structures entraîne des conséquences qui peuvent être graves sur leur tenue.

3.1 Au niveau du projet

Les erreurs dues à l’ignorance au niveau du projet ont des conséquences d’importance variable qui peuvent aller de la simple déformation imprévue au sinistre grave. On peut les classer sous les rubriques suivantes.

  • Absence ou insuffisance du cahier des charges

    Tout projet devrait être défini par un cahier des charges techniques spécifiant toutes les exigences de chargement, de déformation et d’exécution. Pour les projets relatifs à des constructions courantes, ces cahiers des charges se limitent, en général, à une énumération de règlements à appliquer. Ils sont même parfois inexistants. Il importe au projeteur, avant toute étude, de se faire spécifier, par écrit, l’ensemble des hypothèses à retenir.

  • Méconnaissance des règlements

    Les règles déterminant l’action des charges climatiques (NV 65 et N 84) définissent des domaines d’application qu’il y a lieu d’observer sous peine d’erreurs sur le chargement de la structure.

Exemple

— Un bâtiment de stockage présentait la géométrie transversale indiquée à la figure .

Pour le calcul des actions de vent sur la toiture, le projeteur omit de vérifier la limite de validité du paragraphe 2.131.21 des Règles NV 65 et calcula les coefficients de pression extérieure par rapport à l’abaque relatif au bâtiment répondant au critère : f < h / 2 (f = flèche de la toiture, h = hauteur des poteaux) et trouva pour le versant au vent un coefficient de succion ce = – 0,20 .

Or pour ce bâtiment f = 14 m > h / 2 = 3 m.

L’application stricte du règlement, dans ce cas, conduit, pour le versant au vent, à un coefficient de pression ce = + 0,134.

Au lieu de se retrancher, les actions de vent se cumulent avec celles des charges gravitaires.

Les calculs ont dû être repris.

— Les Règles...

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NORMES

  • Produits laminés à chaud en aciers de construction non alliés. Conditions techniques de livraison. (= A 35-501). - [1] NF EN 10025 - 10-90

  • Règles CM. Règles de calcul des constructions en acier. - [2] DTU P 22-701 - 12-66

  • Règles de calcul des constructions en acier. Additif 1980. - [3] CTICM - 1981

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