Unité d’enseignement : S3 · UE2 — Structures : Béton & Métal

Ce cours d’introduction à la construction métallique donne aux étudiants de Licence professionnelle Génie Civil les bases du calcul des éléments en acier selon l’Eurocode 3 (NF EN 1993-1-1), avec des rappels des Règles CM66 encore rencontrées dans les anciennes notes de calcul et chez certains bureaux d’études d’Afrique de l’Ouest. Au Niger, l’acier est omniprésent : hangars de stockage et marchés couverts, auvents de stations-service, charpentes de salles de classe, châteaux d’eau métalliques, pylônes. Ces ouvrages sont souvent réalisés avec des profilés importés (IPE, HEA, UPN, cornières) et assemblés localement : l’ingénieur doit savoir les choisir et les vérifier.

Le cours traite des éléments simples : barres tendues, barres comprimées (écrasement et flambement) et poutres fléchies. Il s’appuie sur des exemples de Niamey et de Maradi (hangar, poutre de plancher R+1, poteau de préau).

Objectifs d’apprentissage

• Connaître les nuances d’acier (S235, S275, S355), leurs caractéristiques mécaniques et les produits sidérurgiques courants.
• Appliquer la philosophie des états limites de l’Eurocode 3 (ELU, ELS, coefficients γ_M) et situer la méthode CM66 aux contraintes admissibles.
• Classer une section transversale (classes 1 à 4).
• Vérifier une barre tendue (section brute et section nette) et une section comprimée.
• Dimensionner une poutre fléchie en résistance (moment, effort tranchant) et en flèche.
• Vérifier un poteau au flambement par flexion avec les courbes européennes.

Prérequis

Résistance des matériaux (efforts internes, moments d’inertie, contraintes normales et tangentielles, flèches des poutres isostatiques), statique, notions de charges sur les bâtiments.

Plan du cours

1. Leçon 1 — Matériau acier, produits et bases de calcul (Eurocode 3 et rappel CM66)
2. Leçon 2 — Classification des sections, traction et compression simples
3. Leçon 3 — Poutres fléchies : moment, effort tranchant et flèche
4. Leçon 4 — Flambement des éléments comprimés (poteaux)

Modalités d’évaluation

Volume horaire : 16 h de CM, 8 h de TD, 8 h de TP et 28 h de travail personnel (3 crédits, UE2, semestre 3). Évaluation : contrôle continu (quiz en ligne, comptes rendus de TD/TP de vérification d’éléments sur tableur) et examen final écrit comportant des exercices de dimensionnement. Le quiz de fin de cours compte dans le contrôle continu.

Bibliographie

• NF EN 1993-1-1 — Eurocode 3 : Calcul des structures en acier, Partie 1-1 : Règles générales et règles pour les bâtiments, AFNOR.
• J. Morel, Calcul des structures métalliques selon l’Eurocode 3, Eyrolles.
• M. Hirt, R. Bez, A. Nussbaumer, Construction métallique — Notions fondamentales et méthodes de dimensionnement, Traité de Génie Civil vol. 10, PPUR.
• Règles CM 66 et additif 80 — Règles de calcul des constructions en acier, Eyrolles.
• APK / CTICM, Mémento de la construction métallique et catalogues de profilés (ArcelorMittal).

Le cours Béton Armé 2 (BEA3201, semestre 3, UE2, 3 crédits) prolonge Béton Armé 1 vers le calcul des éléments d’un bâtiment complet selon les Règles BAEL 91 modifiées 99, avec à chaque étape les équivalences de l’Eurocode 2. Il traite les sections en T (poutres solidaires d’un plancher) et les sections à doubles armatures, les dalles pleines portant dans un ou deux sens, les poutres continues par la méthode forfaitaire ainsi que les règles d’ancrage et de recouvrement, et enfin les fondations superficielles (semelles isolées sous poteaux et semelles filantes sous murs) par la méthode des bielles. Les applications portent sur des ouvrages typiques du Niger : immeubles R+1 et R+2 à Niamey, planchers en dalle pleine, murs en parpaings de ciment sur semelles filantes, fondations sur latérite ou sable argileux.

Objectifs d’apprentissage

• Dimensionner à l’ELU une poutre en T et une section rectangulaire à doubles armatures.
• Calculer les moments et les armatures d’une dalle pleine portant dans un sens ou dans deux sens (méthode BAEL, coefficients μ_x, μ_y).
• Appliquer la méthode forfaitaire aux poutres continues et en vérifier le domaine de validité.
• Calculer les longueurs d’ancrage et de recouvrement et appliquer les dispositions constructives.
• Dimensionner une semelle isolée et une semelle filante (coffrage et armatures).
• Identifier les équivalences entre BAEL et Eurocode 2 pour ces éléments.

Prérequis

Béton Armé 1 (matériaux, combinaisons, flexion simple rectangulaire, ELS, effort tranchant), résistance des matériaux (poutres continues, théorème des trois moments), notions de mécanique des sols (contrainte admissible).

Plan du cours

1. Leçon 1 — Flexion simple : sections en T et sections à doubles armatures
2. Leçon 2 — Dalles pleines portant dans un ou deux sens
3. Leçon 3 — Poutres continues (méthode forfaitaire), ancrages et dispositions constructives
4. Leçon 4 — Fondations superficielles : semelles isolées et filantes

Modalités d’évaluation

Volume horaire : 16 h de CM, 8 h de TD, 8 h de TP (projet de ferraillage d’un bâtiment R+1, lecture de plans de coffrage et de ferraillage, visite de chantier) et 28 h de travail personnel. Évaluation : contrôle continu (quiz, devoirs, rendu du mini-projet avec note de calcul et plans) et examen final écrit ; pondération selon le règlement des études d’EPI-NIGER.

Bibliographie

• Règles BAEL 91 révisées 99, CSTB / Eyrolles.
• J. Perchat, J. Roux — Pratique du BAEL 91, Eyrolles.
• H. Thonier — Conception et calcul des structures de bâtiment, Presses de l’École nationale des Ponts et Chaussées.
• NF EN 1992-1-1 (Eurocode 2) et NF EN 1997-1 (Eurocode 7), AFNOR.
• J.-P. Mougin — Béton armé : BAEL 91 modifié 99 et DTU associés, Eyrolles.