Structures métalliques et charpentes

Cette leçon de spécialité Architecture et Construction (AC) de Terminale STI2D porte sur les structures métalliques et charpentes, un chapitre qui approfondit le dimensionnement des ossatures en acier. Elle comprend dix questions et treize fiches de révision sur les propriétés mécaniques et les assemblages métalliques.

Le cours rappelle les grandeurs fondamentales de l'acier de construction : le module de Young E = 210 GPa, la limite d'élasticité de l'acier S235 (235 MPa) et sa ductilité, capacité à se déformer plastiquement avant rupture. Il détaille la formule de la contrainte normale σ = N/A et le phénomène de flambement, instabilité en compression, dont la charge critique est donnée par la formule d'Euler F = π²EI/Lk², qui dépend du module de Young, du moment d'inertie de la section et de la longueur de flambement.

Les élèves étudient les profilés laminés à chaud standards : l'IPE (profilé en I européen) et le HEA (profilé en I à ailes larges), ainsi que les deux méthodes d'assemblage de référence : le boulonnage, assemblage démontable, et le soudage, assemblage permanent, reliés par des goussets, plaques de jonction pour assembler plusieurs barres, notamment dans les structures en treillis travaillant en traction et compression. La notion de structure hyperstatique, dont les réactions ne peuvent être déterminées par la statique seule (nombre d'inconnues supérieur au nombre d'équations d'équilibre), et les conséquences de la corrosion, qui réduit la section utile et donc la capacité portante, complètent le panorama.

Cette thématique est un pilier de l'épreuve de spécialité Architecture et Construction du Baccalauréat technologique STI2D, le calcul de flambement et le choix de profilés métalliques étant des exercices classiques du dimensionnement de charpente.

Grâce au quiz interactif, aux flashcards de valeurs normalisées (E, limite d'élasticité S235) et au mode examen oral centré sur la distinction isostatique/hyperstatique, l'élève s'entraîne à expliquer le phénomène de flambement et à choisir un profilé et un mode d'assemblage adaptés à une structure métallique.

• Connaître les valeurs normalisées de l'acier (E = 210 GPa, limite élastique S235)
• Définir la contrainte normale σ = N/A et les grandeurs qui la composent
• Expliquer le phénomène de flambement et les facteurs dont dépend la charge critique d'Euler
• Distinguer profilés IPE et HEA
• Différencier boulonnage et soudage comme modes d'assemblage
• Expliquer le rôle d'un gousset dans une structure en treillis
• Distinguer structure isostatique et structure hyperstatique

Matériel d'entraînement élaboré par Zestly. Le contenu couvre la formule d'Euler du flambement, les profilés IPE/HEA et l'acier S235.