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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Dominique B. Bauer


PLAN DE COURS

Automne 2021
CTN783 : Charpentes d'acier (3 crédits)





Préalables
Programme(s) : 7622,7625,7921
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    CTN408    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 52,8 100,0 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours

Au terme de ce cours, l’étudiant sera en mesure :

  • d’expliquer les principes de base du calcul des charpentes d’acier;
  • de vérifier les principaux éléments d’une charpente d’acier :
    • selon les règles de calcul de la norme canadienne CAN/CSA S16;
    • à l’aide des tables du Handbook of Steel Construction;
    • à l’aide d’un logiciel de calcul des structures.

L’acier et ses propriétés, pièces en traction, pièces en compression pure, pièces fléchies, poutres mixtes, poutres assemblées, stabilité globale des charpentes en acier, poteaux-poutres, assemblages boulonnés et soudés, calcul de la charpente des bâtiments, fatigue.

Principes de base, exemples pratiques, utilisation de l'informatique.




Objectifs du cours

Le cours prépare les étudiant(e)s à collaborer à la conception et à la réalisation de projets de charpentes d’acier. L’étudiant(e) ayant terminé le cours avec succès devrait pouvoir : 

  • Comprendre les propriétés de l’acier de charpente;
  • Comprendre et utiliser la méthode de calcul aux états limites;
  • Calculer les différentes pièces d’une charpente d’acier, la stabilité globale de la structure, les assemblages boulonnés et soudés, la fatigue;
  • Faire appel à l’expérience acquise pour la résolution d’exemples pratiques.



Stratégies pédagogiques

Utilisation de la plateforme d'environnement numérique d'apprentissage de l'ÉTS (ENA) :

  • Apport des connaissances et consolidation des acquis en travail personnel (6 h/sem);
  • Classes inversées : apprentissage et accompagnement individualisé (3 h/sem);
  • Examens hebdomadaires et travaux pratiques inversés (2 h/sem).



Utilisation d’appareils électroniques

Calculatrice TI-Nspire CX CAS

Les étudiant(e)s seront appelé(e)s à utiliser la calculatrice symbolique TI-Nspire CX CAS de la compagnie Texas Instruments. L’utilisation de cette calculatrice est illustrée dans la résolution de plusieurs exemples de calcul de charpentes d’acier. Toutes les évaluations sont conçues en considérant que les étudiant(e)s disposent de cette calculatrice ou d'une calculatrice équivalente.

Équipement informatique

Une partie des travaux devant se faire avec le logiciel de calcul des structures SAFI et le logiciel de note de calcul PTC Mathcad, l'étudiant(e) doit nécessairement avoir accès à un ordinateur de type Windows, sur lequel ces logiciels sont ou peuvent être installés.

  • Les versions complètes sont installées en permanence sur les ordinateurs des laboratoires d'informatique du Département de génie de la construction et peuvent être utilisées sur place. PTC Mathcad est également accessible en utilisant la passerelle VMware. Notez que SAFI n'est pas accessible par VMware.
  • Des versions étudiantes peuvent être installées sur l'ordinateur personnel des étudiant(e)s ou tout autre ordinateur auquel ils(elles) ont accès comme administrateur(-trice). Ces versions sont disponibles à Programme académique SAFI et Mathcad Express Free Download.



Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Jeudi 08:30 - 12:00 Activité de cours
Jeudi 13:30 - 15:30 Travaux pratiques et laboratoire
02 Lundi 18:00 - 21:30 Activité de cours
Jeudi 18:00 - 20:00 Travaux pratiques et laboratoire



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Dominique B. Bauer Activité de cours Dominique.Bauer@etsmtl.ca A-1588
02 Dominique B. Bauer Activité de cours Dominique.Bauer@etsmtl.ca A-1588



Cours

La matière vue dans les cours est la suivante :

 

Séance no Contenu traité
durant les séances de cours
Heures
1

Introduction, l’acier et ses propriétés

3 h
2

Pièces en traction

3 h
3

Pièces en compression pure

3 h
4

Poutres

3 h
5

Poutres mixtes

3 h
6

Poutres assemblées

3 h
7

Stabilité globale

3 h
8

Poteaux-poutres

3 h
9

Assemblages boulonnés

3 h
10

Assemblages soudés

3 h
11

Fatigue

3 h
12

Calcul de bâtiment

6 h
  Total  39 h



Laboratoires et travaux pratiques

La matière vue dans les séances de travaux pratiques correspond à celle vue dans les cours :

 

Séance no Contenu traité
durant les séances de travaux pratiques
Heures
1

Calcul des charpentes d'acier assisté par ordinateur

2 h
2

Introduction, l’acier et ses propriétés. Pièces en traction

2 h
3

Pièces en compression pure

2 h
4

Poutres

2 h
5

Poutres mixtes

2 h
6

Poutres assemblées

2 h
7

Stabilité globale

2 h
8

Poteaux-poutres

2 h
9

Assemblages boulonnés

2 h
10

Assemblages soudés

2 h
11

Fatigue

2 h
12

Calcul de bâtiment

2 h
  Total  24 h



Utilisation d'outils d'ingénierie

La modélisation des éléments d'une charpente d’acier à l’aide d’un logiciel est présentée en complément des principes théoriques de base, des méthodes de calcul manuelles et de l’utilisation des tables et abaques du Handbook of Steel Construction. L’objectif pédagogique est de présenter aux étudiant(e) un logiciel de calcul des charpentes d’acier semblable à ceux qu’ils seront appelé(e)s à utiliser dans la pratique. Parmi les nombreux logiciels commerciaux disponibles, le logiciel québécois SAFI, couramment utilisé dans l’industrie et permettant de calculer les charpentes d’acier ainsi que celles en aluminium, en béton armé et en bois, a été retenu pour les exemples et les exercices à faire par les étudiant(e)s.




Évaluation

La note globale résulte des évaluations d'essais, d'exercices et d'examens hebdomadaires liés au contenu de la semaine, sous forme de tests interactifs sur le plateforme ENA, selon les pondérations indiquées au tableau ci-dessous. Si ils(elles) le désirent, les étudiant(e)s peuvent travailler en groupes pour les essais et les exercices, mais pas pour les examens. Néanmoins, toutes les évaluations sont individuelles.

 

Activité

Description %

Essais

Apprentissage des notions de base du calcul des charpentes d'acier présentées en classe et sur la plateforme ENA.

25

Exercices

Mise en application des notions de base dans la résolution de problèmes de calcul des charpentes d'acier. L'exactitude des calculs ainsi que la présentation des notes de calculs sont évaluées.

35

Examens

Évaluation des acquis des notions de base et de résolution de problèmes de calcul des charpentes d'acier.

40

 

Les examens portent sur la matière conjointe exposée sur la plateforme ENA, durant les périodes de classe et de travaux pratiques. Les examens sont hebdomadaires et durent entre 60 et 120 minutes. Les examens sont à livre ouvert. Sont autorisés durant les examens :

  • Toute documentation écrite telle que :
    • notes de cours;
    • livres;
    • tout autres documents.
  • Toutes les applications disponibles sur :
    • l'ordinateur sur lequel l'étudiant(e) fait l'examen;
    • tout appareil électronique appartenant à l'étudiant(e).
  • L'accès à des sites Internet autres que celui de l'ÉNA;
  • Les calculatrices de tout genre;
  • Les ordinateurs portables, tablettes électroniques, téléphones intelligents, baladeurs, etc.

En d'autres mots, les étudiant(e)s ont droit aux mêmes documents et appareils durant les examens que ceux qu'ils(elles) utilisent pour les essais et les exercices.

Notes :

  • Toute consultation entre étudiant(e)s est interdite durant les examens.
  • Les étudiant(e)s sont responsables du bon fonctionnement de leurs propres appareils et applications.
  • Au minimum, les étudiant(e)s doivent avoir en leur possession :
    • le Handbook of Steel Construction - 12th Edition, 2021;
    • leurs notes de cours;
    • une calculatrice scientifique avancée (calcul symbolique, programmation, fonctions mathématiques avancées) comme la TI-Nspire CX CAS ou les Voyage 200, TI-92 PLUS et TI-89, ou une application équivalente sur un appareil électronique;
    • le logiciel de calcul des structures SAFI.

Nota bene :

Les examens hebdomadaires du cours CTN783 peuvent se faire à distance. Leur surveillance se fera à l’aide de la caméra et du micro de l’ordinateur et pourrait être enregistrée. Ceci est nécessaire pour se conformer aux exigences du Bureau canadien d’agrément des programmes de génie (BCAPG) afin d’assurer la validité des évaluations. Étant donné que les examens hebdomadaires équivalent à des examens intra et final, les étudiant(e)s sont prié(e)s de se conformer aux exigences de surveillance à l'aide de la caméra et du micro de l'ordinateur.




Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Les travaux présentés en retard dans le cadre du cours CTN783 seront soumis aux pénalités indiquées au tableau ci-dessous. Les étudiant(e)s sont donc invité(e)s à soumettre leurs travaux à temps. Les pénalités pour retard sont modérées afin d'encourager les étudiant(e)s à soumettre leurs travaux même s'ils (si elles) sont en retard. Veuillez communiquer avec le professeur en cas de retard justifié.

 

Achèvement d'une activité
ou dépôt d'un travail

Pénalité pour retard
à temps aucune
0 jour < en retard < 2 jours 5 %
2 jours < en retard < 7 jours 10 %
en retard > 7 jours 15 %



Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire
  • Handbook of Steel Construction - 12 Edition, 2021 . Canadian Institute of Steel Construction.
  • Notes de cours - CTN783 Charpentes d’acier. Dominique Bauer. École de technologie supérieure (2000-2021).

Vous trouverez tous les détails concernant ces documents, ainsi que des consignes pour l'achat du Handbook, sur le site Moodle du cours CTN783.




Ouvrages de références
  • Limit States Design in Structural Steel, 11th Edition, 2021. Kulak et Grondin. Canadian Institute of Steel Construction.

Vous trouverez tous les détails concernant ce document, ainsi que des consignes pour son achat, sur le site Moodle du cours CTN783.




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Vous trouverez le site Moodle du cours sur la plateforme ENA de l'ÉTS à l'adresse suivante : https://ena.etsmtl.ca/.