Comportement mécanique de l'acier

Toute structure subit des sollicitations ou actions extérieures qui provoquent des déformations, mais aussi des efforts internes, à savoir les contraintes.

Les contraintes sont principalement de cinq natures différentes :

• la traction
• la flexion
• la compression et le flambement
• le cisaillement
• la torsion.

Il reste par ailleurs d’autres phénomènes mécaniques ou efforts extérieurs à prendre en compte :

la résistance à la « rupture fragile » (résilience) la fatigue.

Enfin, certaines sollicitations particulières sont à prendre en compte :

les variations de température

les sollicitations dynamiques.

1- La traction
 Phase élastique
Soumise à une traction suivant sa section, une barre en acier s’allonge uniformément jusqu’à une certaine limite, appelée limite d’élasticité. Il y a réversibilité du phénomène : si la charge est supprimée, la barre d’acier reprend sa dimension initiale (loi de Hooke). C’est la phase dite « élastique » (phases I et II sur le diagramme).

 Phase plastique
Au-delà de la limite d’élasticité, l’allongement de la barre augmente même si la charge évolue peu, puis passe par une phase de déformation plastique où une partie de l’allongement demeure permanent si la charge diminue. Ce phénomène est appelé écrouissage. L’allongement demeure permanent (phases III et IV).

 Phase de rupture
Après une phase d’allongement, la charge diminue car la section d’acier diminue. Ce phénomène est appelé « striction ». Il
y a alors rupture de la barre, la déformation totale est appelée « allongement à la rupture » (phase V).Dans une construction, les pièces de charpente sont conçues et calculées pour rester la plupart du temps dans le domaine élastique. La limite d’élasticité pour un acier ordinaire est de 235 Mpa (235 N/mm2 ) ou de 355 Mpa. Pour un acier à haute limite d’élasticité, cette valeur peut s’élever à 460 Mpa, voire 690 Mpa (aciers thermomécaniques)