Structure

L'assemblage désigne un dispositif constructif destiné à réunir ensemble deux ou plusieurs pièces de sorte d'assurer la bonne transmission des efforts. Ce paragraphe a pour but de présenter quelques règles simples sans entrer dans les calculs de vérification de la résistance des assemblages. Le choix de bonnes dispositions constructives permet d'obtenir des résultats satisfaisants.

Principes essentiels
L'assemblage le plus simple s'avère souvent le plus économique et le plus efficace.
• Respecter le plus possible la convergence des axes de barres.
• Respecter les hypothèses de calcul pour la réalisation de l'ensemble; on utilisera de préférence des systèmes articulés.
• Limiter au maximum l'emploi de renforts.
• Exécuter le plus d'éléments de charpente finis en atelier afin de limiter les assemblages à réaliser sur le chantier (intempéries, difficultés de mise en œuvre).
• Coûts de fabrication et de mise en œuvre.

Modes d'assemblage
Réalisés par soudage, boulonnage ou rivetage, les assemblages utilisés couramment en construction métallique peuvent être classés en deux grandes familles :
• Les assemblages mécaniques qui transmettent les efforts par contact mécanique.
• Les procédés de soudage qui assurent la continuité du métal aux joints.
En outre, selon les modes de transmission des efforts, les divers procédés d'assemblage autorisent ou non les déplacements.

Portée des poutres

L'acier, grâce à ses performances, autorise des portées importantes dans les ossatures de type filaire.
Des portées longues sont permises, couramment entre 12 et 15 m et jusqu'à 20 en structure mixte. Les franchissements importants conviennent aux équipements publics (salles de spectacle, halls, ...) et aux bâtiments d'activités (plateaux de bureaux, lieux d'exposition).
Des portées courtes ou moyennes sont utilisées pour des locaux dont la densité de cloisonnement est importante ou lorsque l'épaisseur du plancher est un critère déterminant. Le nombre de poteaux est alors élevé mais en revanche leurs sections sont assez faibles. Cette disposition est bien adaptée pour des ossatures à trame répétitive basées sur des modules de petite dimension (3 à 6 m).

Ce dernier cas convient aux contraintes présentes dans les projets de bâtiments à usage résidentiel :
le logement collectif et les lieux d'hébergement (hôtels, maisons d'accueil, résidences universitaires, ...).

Les assemblages mécaniques

Le principe général des procédés mécaniques repose sur la transmission des efforts par portage.
Cette transmission se fait le plus souvent par l'intermédiaire de pièces complémentaires qui concentrent les efforts sur de petites surfaces d'appui : goussets, éclisses, cornières, plaques d'extrémité.

Parmi les nombreuses prescriptions à respecter, retenons tout particulièrement :
il ne faut jamais assembler deux éléments au moyen d'un seul boulon. La stabilité ne serait pas convenablement assurée par cette attache «tournante».

Les boulons ordinaires
Un boulon comporte deux pièces : une vis et un écrou, quelquefois une rondelle. La désignation courante est boulon TH en raison de la forme hexagonale de la tête de la vis et de l'écrou. Pour une face d'assemblage sans aspérités, on utilise exceptionnellement des têtes fraisées.
Mis en place dans des trous dont le diamètre est supérieur de 1 à 2 mm au diamètre nominal du boulon, ce type d'assemblage autorise les déplacements relatifs entre les pièces. Le jeu permet le réglage sur le chantier.
La réduction de ce jeu à quelques dixièmes de millimètre est possible en utilisant des boulons calibrés dont les boulons sont tournés et les trous alésés après montage des pièces. La précision des pièces évite les réglages et ne permet plus les déplacements.

Les boulons HR
La différence essentielle réside dans la transmission des efforts de cisaillement. Elle met en jeu la précontrainte de traction du boulon qui assure cette transmission par le frottement des faces en contact des pièces assemblées. L'effort de précontrainte est obtenu par serrage de l'écrou ou de la tête à la clé dynamométrique.
La mise en place des boulons HR s'effectue avec l'interposition d'au moins une rondelle en acier cémenté, entre l'écrou et la pièce (et généralement sous la tête).
Les dimensions et les formes des boulons HR sont voisines de celles des boulons ordinaires.

Travaillant au cisaillement, le fonctionnement mécanique du boulon n'intervient qu'après le déplacement. L'assemblage doit donc être conçu pour tolérer ce déplacement. Le choix du boulon à employer dépend des charges à reprendre (nature et intensité), des pièces à assembler (limite d'élasticité, épaisseur).
Les caractéristiques du boulon utilisé font l'objet d'un marquage qui doit apparaître sur la tête du boulon avec le sigle du fabricant.

d : diamètre des trous, e: épaisseur de la pièce la plus mince

Nœud poteau/poutre/palée
31 logements (Reims)

Valeurs indicatives pour pinces et espacements normaux des boulons

Le soudage

Moyen d'assemblage d'atelier, la soudure consiste à faire fondre les
surfaces de contact des éléments à assembler, avec ou sans l'apport de
métal.
Toutes les techniques nécessitent de préparer les pièces, d'utiliser un
appareillage spécifique selon des procédures détaillées.
Pour le maître d'œuvre, les principaux points à connaître sont :
les classes de fabrication, la qualification des modes opératoires et la qualification des soudeurs.

Assemblage d'éléments
Outre leur fonction essentielle de liaison entre les éléments, les assemblages jouent donc un rôle pour la stabilité générale de la structure.
Certains projets architecturaux mettant en valeur la structure nécessitent une conception de l'assemblage qui met en évidence son fonctionnement. Mais, dans les projets d'application PRISM2 , ils sont le plus souvent dissimulés par différents éléments : cloisons, plafonds, bardages, ...
Les critères de détermination des assemblages sont la géométrie de la structure, les dimensions des pièces à assembler, les lois de la statique.

Assemblage poteaux-poutres

Ces assemblages transmettent aux poteaux des forces et/ou des moments amenés par les diverses sollicitations.
Ils sont porteurs immédiatement après le montage et réglables ultérieurement.

Lorsque la liaison est articulée, ne transmettant que des efforts tranchants, la poutre est attachée par son âme. L'assemblage est réalisé avec des boulons.