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3HG12 : CONSTRUCTIONS EN ACIER - IBE

En pratique

  • Cette unité d'enseignement (UE) articule 2 activités d'apprentissage :
    • INTRODUCTION AUX ELEMENTS FINIS EN CONSTRUCTION METALLIQUE
    • CHARPENTES MÉTALLIQUES
  • En 2025-2026, elle s'organise au deuxième quadrimestre et couvre 7 crédits (ECTS).
  • L'enseignement est principalement centralisé dans le campus : Gramme
  • Cette UE est remédiable d'une session à l'autre
  • Modalités d'enseignement
    • Auditoire
    • Sous-groupe
    • Travaux pratiques dans un local équipé spécifiquement

Activité d’apprentissage

Les finalités de l'UE

La finalité de cette UE est double:

  • d'une part, il s'agit de permettre aux étudiants d'acquérir les connaissances de base nécessaires aux calculs d'ossatures métalliques complètes selon les dernières normes européennes en la matière.
  • d'autre part, il s'agit de permettre aux étudiants de confirmer leurs calculs analytiques en utilisant un logiciel éléments finis (il s’agira ici du logiciel SCIA), tout en gardant un esprit critique quant aux résultats numériques.

Les compétences du profil cadre ciblées par cette UE sont les suivantes : 

  • Gérer une collaboration professionnelle (SA4)
  • Développer un projet interdisciplinaire (SA5)
  • Assurer une expertise critique de recherche (SA6)

Le niveau de développement attendu relève de l’“Apprenti·e ingénieur·e”, car il s’agit d’une première mise en situation de bureau d'études en stabilité. Les étudiant·es expérimentent la gestion d'un projet de construction, en assurant en parallèle l'utilisation d'un logiciel éléments finis et la vérification des résultats de ce dernier en réalisant des calculs analytiques à la main. 

Les activités d’apprentissage visent à mobiliser des savoirs, savoir-faire et savoir-être avec les qualités suivantes (SA4, SA5 et SA6 du profil cadre) : 

  • S'impliquer dans les tâches d'une équipe (SA 4.2)
  • Respecter des contraintes opérationnelles (SA 4.5)
  • Analyser les articulations entre les disciplines impliquées (SA 5.1)
  • Définir les besoin, objectifs, méthodes des différentes étapes du projet (SA 5.2)
  • Justifier les choix posés à l'aide de connaissances scientifiques (SA 5.4)
  • Proposer une méthodologie rigoureuse et adaptée à la problématique (SA 6.3)
  • Poser un regard critique sur les techniques et leurs impacts sur base de résultats probants, de théories, modèles ou réfèrences pertinentes (SA 6.4)
  • Réaliser une analyse réflexive de ses propres pratiques (SA 6.5)

 

Les contenus de l'UE

L’AA « Charpentes Métalliques » porte sur les méthodes de dimensionnement prévues par l'EC3 et s'articule comme suit:

  • les différentes analyses possibles qui peuvent être menées sur une structure: non linéarités matérielles et géométriques
  • classification des sections
  • résistances des sections (traction, compression, flexion, cisaillement, interaction entre ces efforts)
  • instabilités des éléments (flambement, déversement)
  • notions de calcul d'assemblages soudés et boulonnés

L’AA « CAO » porte sur l’analyse et le dimensionnement de structures en s’appuyant sur des outils numériques, en l’occurrence le logiciel de calcul par éléments finis Scia. Les activités d’apprentissage s’articulent comme suit :

  • Module 1 : généralités sur les éléments finis. Dans un second temps, l’accent sera mis sur les éléments finis de type poutre permettant la modélisation d’ossatures métalliques. Les bases de la modélisation grâce au logiciel Scia seront détaillées dans ce module.
  • Module 2 : appréhension de l’Eurocode 0 pour la combinaison des charges. Des applications analytiques et numériques seront réalisées dans ce cadre.
  • Module 3 : appréhension de l’Eurocode 1 pour le calcul des charges principales sollicitant les bâtiments, à savoir les charges d’exploitation, de neige et de vent. Des applications analytiques et numériques seront réalisées dans ce cadre.
  • Module 4 : principes d’analyse des structures par la réalisation de descentes de charges. Des petites ossatures simples seront étudiées analytiquement et numériquement afin de confronter les deux approches.
  • Module 5 : notion de diagrammes enveloppes et de lignes d’influence (en lien avec les combinaisons des actions abordées dans le module 1). A nouveau, sur base de raisonnements analytiques, des comparaisons avec les approches numériques seront réalisées.
  • Module 6 : vérification au flambement des ossatures métalliques sur base des formules de Wood. Des applications analytiques et numériques seront réalisées dans ce cadre.

Les acquis d'apprentissage visés par l'UE

Acquis d’apprentissage pour l’AA « Charpentes métalliques » :

  • expliquer les différentes analyses qui peuvent être menées sur une structure, expliquer les facteurs qui interviennent dans ce choix
  • exploiter certains résultats d'une analyse élastique 1er ordre dans le but de classer une structure (souple ou rigide, contreventée ou non) 
  • cibler les vérifications à mener sur une structure, connaissant le type d'analyse qui a été menée sur celle-ci (effets P-D, P-d, ...) 
  • expliquer les alternatives à une vraie analyse 2nd ordre ou à une vraie une analyse plastique 
  • classer une section sous une sollicitation donnée (My, Mz, N, combinaison)
  • vérifier la résistance de tout type de sections (soumise à N, M, V ou une combinaison de ces efforts) selon les règles de l'EC3, les sollicitations étant fournies 
  • vérifier la résistance d'un assemblage selon les règles de l'EC3, les sollicitations étant fournies
  • tracer les différentes figures de flambement possibles pour une structure donnée, dans le but de vérifier la stabilité au flambement de certains éléments, en ayant au préalable justifié le choix de ces éléments en particulier 
  • vérifier la stabilité au déversement d'une poutre donnée, les sollicitations étant fournies, en justifiant le choix des différents paramètres intervenant dans cette vérification (longueurs de déversement, coefficients multiples...)
  • de manière générale, vérifier la stabilité de tout type d'éléments (flambement, déversement) selon les règles de l'EC3, les sollicitations étant fournies 
  • de manière générale, expliquer les principes théoriques vus au cours, et les différents paramètres qui interviennent dans les formules 

Acquis d’apprentissage pour l’AA « CAO » :

  • Modéliser une structure réelle en un modèle de calcul fiable par un programme d’éléments finis 
  • Rédiger un rapport complet de manière scientifique 

Les méthodes d'enseignement-apprentissage

L’AA « Charpentes Métalliques » se divise en 2 principales activités d’apprentissage :

  • D’une part, le cours théorique,donné de manière ex-cathédra, en 1 groupe. Des exemples pratiques d’applications sont directement vus avec les étudiants
  • D’autre part, des séances d'exercices, en plus petits groupes, portant sur la mise en pratique des concepts théoriques vus au cours: les énoncés des exercices sont fournis sur Moodle et l'étudiant les réalise par lui-même lors de la séance, en présence d'un enseignant qui fournit le support nécessaire au bon déroulement de la séance d'exercice.

L’AA « CAO » est organisée en six modules (voir précédemment). Pour chacun d’eux, les concepts théoriques sont abordés lors de cours ex-cathedra. Ces concepts sont ensuite mis en pratique en deux étapes :

  • Etape 1 : travaux dirigés au cours desquels des exercices (analytiques ou numériques) sont réalisés par l’enseignant avec la participation de l’ensemble du groupe. L’objectif est de guider les étudiants lors de la prise en main des concepts théoriques et des outils numériques.
  • Etape 2 : des exercices (analytiques ou numériques) sont proposés aux étudiants qui doivent les réaliser par groupe de deux. L’objectif est que les étudiants parviennent à mettre eux-mêmes en pratique les concepts théoriques abordés et soient capables de manipuler le logiciel Scia.

Engagement attendu de la part de l'étudiant.e

D'une part, l'étudiant est invité à être le plus actif possible lors de séances de cours théorique ex-cathaedra (que cela soit pour la partie CAO ou la partie charpentes métalliques): poser des questions sur les points de matière moins bien compris, répondre aux questions posées par le professeur, réaliser les petits exercices donnés par le professeur durant la séance de cours, ...

D'autre part, l’étudiant est fortement invité à s’exercer par lui-même, en dehors des séances de cours prévues à l’horaire, en s'essayant à la résolution d'exercices issus des recueils d'exercices mis à sa disposition. De plus, concernant la partie charpentes métalliques, l'étudiant dispose de tests formatifs en ligne, avec feedbacks, pour chacun des chapitre du cours. Ces tests permettent à l'étudiant de s'auto-évaluer sur sa compréhension de la matière théorique. De manière générale, il est important que les étudiants réalisent beaucoup d'exercices et s'entrainent par eux-mêmes, que cela soit durant les séances d'exercices ou par après.

Remise d'un rapport écrit avec défense oral lors de la session

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée durant la session. Il s'agit d'une épreuve intégrée. Cette épreuve est en équipe de travail. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite, une formulation orale, une réalisation par mise en pratique. L'épreuve repose sur des réponses longues, formulations personnelles. Elle se déroule avec des documents autorisés, avec du matériel spécifique . La correction de cette épreuve est assurée par délibération d'une équipe d’enseignant.es.

Règles de l’UE

Comment la note globale de l’UE est-elle déterminée ?

Explication de la pondération des différentes épreuves

L’UE fait l’objet d’une évaluation intégrée.

Durant l'année, les étudiants, par groupe de 2, devront réaliser un projet, et ce, durant tout le quadrimestre. 

Durant ce projet, les étudiants devront modéliser une structure sur le logiciel SCIA, et y appliquer les charges calculées suivant les Eurocodes 0 et 1. Ils devront tout d'abord procéder à un pré-dimensionnement analytique des différents éléments porteurs de la structure (poutres, colonnes, assemblages), en utilisant les méthodes vues au cours de charpentes métalliques. Ensuite, après une modélisation sur le logiciel SCIA, les étudiants seront amener à comparer et critiquer les résultats donnés par le logiciel et leur pré-dimensionnement analytique.  

L'évaluation se fera sur base d'un rapport écrit, remis en fin de quadrimestre, et une défense orale de ce rapport (toujours par groupe de 2) sera organisée durant la session. 

La note globale de l'UE (/20) est couverte par l'évaluation intégrée (20 points attribuables).

Quelles sont les informations administratives de cette UE ?