Présentation

Article

1 - QU'APPELLE-T-ON « ÉLÉMENT MINCE »

2 - BREF HISTORIQUE

3 - LA RÉALISATION DES PANNES

4 - LES PANNES FORMÉES À FROID – PRINCIPALES SPÉCIFICITÉS

5 - LA CONCEPTION DES SYSTÈMES DE PANNELAGE

6 - DISPOSITIONS PARTICULIÈRES DE CONCEPTION ET ACCESSOIRES

7 - PANNES MAINTENUES PAR UN BAC DE COUVERTURE –ASPECTS DU CALCUL

8 - CONCLUSION

9 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : C2570 v1

Les pannes formées à froid – Principales spécificités
Pannes en éléments minces formés à froid - Comportement et calcul

Auteur(s) : Dominique SEMIN

Date de publication : 10 févr. 2021

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RÉSUMÉ

Dans la construction, il existe deux grandes familles de profils en acier : les profilés laminés à chaud et les profils formés à froid. Ces derniers sont aujourd'hui largement utilisés dans la construction et sont eux-mêmes répartis en deux grandes « familles » : les éléments plats (bacs nervurés pour couverture, bardages, bacs pour planchers collaborants ou dalles mixtes acier-béton) et les éléments longs (profilés pour pannes, lisses ou autres éléments structuraux d'ossatures).

Cet article se concentre sur l'utilisation d'éléments longs dans la fonction « panne support de couverture » pour présenter et comprendre les aspects essentiels de ces profils : incidence du formage, conception d'un système support de couverture (la panne et ses accessoires), cas des pannes maintenues par l'enveloppe.

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ABSTRACT

Cold formed light gauge purlins – Behaviour and design

In the construction industry, there are two main families of steel profiles: hot-rolled  and cold-formed profiles. The latter are now widely used in construction, and are themselves divided into two main "families": flat products (for roofing and cladding applications, panels for steel-concrete composite floors) and long products (profiles for purlins, cladding rails or other structural framing elements).

This article focuses on the use of long elements acting as "roof supporting purlins" to present and understand the essential aspects of these profiles: influence of forming, design of a roofing support system (the purlin and its accessories) and case of purlins restrained by sheeting.

Auteur(s)

  • Dominique SEMIN : Ingénieur senior en constructions métalliques - Ingénieur Centrale Marseille (ex ESIM) - Ingénieur soudeur européen (EWE) - Ancien élève du CHEC

INTRODUCTION

Les éléments minces formés à froid sont utilisés de façon régulière dans les applications de pannes, lisses ou solives de plancher.

Pour mettre en évidence les particularités de ces produits, cet article va s’appuyer sur la fonction « panne de couverture ». Bien entendu, toutes les considérations développées relativement à ce rôle sont transposables aux autres utilisations.

Après avoir précisé la notion d’ « élément mince » et précisé la distinction à faire avec la notion de section de classe 4, l’article rappelle brièvement l’origine de ces produits et leur mode d’élaboration.

On examine ensuite l’incidence de l’opération de formage, d’une part, sur le matériau constitutif en introduisant la notion de limite d’élasticité apparente, et d’autre part, sur les caractéristiques du profil lui-même, du fait des rayons de pliage.

Le paragraphe suivant est consacré à la clarification des différentes instabilités susceptibles de concerner ce type de profil : voilement local des parois, flambement par distorsion des zones raidies de la section et flambement de la panne elle-même.

On aborde ensuite les aspects relatifs à la conception d’un pannelage, notamment l’interface entre la panne et la couverture, avec la notion de classe de construction. Sont également présentées les dispositions constructives usuelles.

Enfin, on présente la philosophie et les différentes étapes du calcul d’une panne maintenue continûment par le bac de toiture, ce qui représente la configuration la plus couramment rencontrée.

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KEYWORDS

forming   |   performance of matérials   |   structural analysis   |   pinned   |   purlins   |   cold forming   |   light gauge steel profiles

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-c2570


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4. Les pannes formées à froid – Principales spécificités

4.1 Incidences de l’opération de formage

HAUT DE PAGE

4.1.1 Sur les caractéristiques mécaniques

Quelle que soit la méthode de formage à froid employée, les propriétés mécaniques du matériau subissent des modifications.

Quand un profil est formé à froid à partir d’une tôle ou d’un feuillard, les opérations de profilage ont pour conséquence un écrouissage des zones de pliage ; il en résulte une augmentation de la limite d’élasticité du produit initial et, dans une moindre mesure, de sa résistance à la traction, localisées au voisinage de ces zones de pliage.

Parallèlement, l’incidence de l’opération de formage est quasi nulle sur l’épaisseur du feuillard initial.

La figure 3 montre l’évolution de la limite d’élasticité sur le développé d’un profil en U avec bords tombés ; on constate que, si elle est majorée dans les zones de pliage, elle n’est quasiment pas affectée dans les zones planes de la section, moins affectées par le formage.

Il est dès lors intéressant de pouvoir profiter de cet effet dans le processus de calcul des éléments formés à froid en utilisant une « moyenne pondérée » des caractéristiques du matériau.

L’EN 1993-1-3:2007 propose une formulation permettant d’évaluer une limite d’élasticité « moyenne » suite au formage, utilisable pour l’ensemble de la section :

avec :

Ag
 : 
aire de la section transversale brute,
k
 : 
coefficient dépendant du type de formage (k = 7 pour le profilage ; k = 5 pour les autres méthodes),
n
 : 
nombre de plis à 90° de la section transversale avec un rayon interne inférieur à 5t (les fractions de plis à 90°...

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    NORMES

    • Produits plats en acier revêtus en continu par immersion à chaud pour formage à froid – Conditions techniques de livraison - NF EN 10346 AFNOR - 2015

    • Produits plats laminés à chaud en acier à haute limite d’élasticité pour formage à froid – Partie 1 : Conditions techniques générales de livraison - NF EN 10149-1 AFNOR - 2013

    • Produits plats laminés à chaud en acier à haute limite d’élasticité pour formage à froid – Partie 2 : Conditions techniques de livraison des aciers obtenus par laminage thermomécanique - NF EN 10149-2 AFNOR - 2013

    • Produits plats laminés à chaud en acier à haute limite d’élasticité pour formage à froid – Partie 3 : Conditions techniques de livraison des aciers à l’état normalisé ou laminage normalisant - NF EN 10149-3 AFNOR - 2013

    • Calcul des structures en acier. Partie 1-1 : Règles générales et règles pour le bâtiment - NF EN 1993-1-1 AFNOR - 2005

    • Calcul des structures en acier. Partie 1-3 : Règles générales – Règles...

    ANNEXES

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