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RÉSUMÉ
Cet article présentes deux autres configurations de poutre en T jugées essentielles dans la pratique actuelle de la construction mixte. Il s’agit, pour commencer, de règles de dimensionnement pour les poutres mixtes à enrobage partiel, c’est-à-dire avec du béton coulé entre les semelles en acier, ces règles permettant de vérifier les différents états limites. Le cas des poutres mixtes à âmes ajourées par de larges ouvertures est aussi abordé sous la forme de recommandations de calcul sur des aspects spécifiques de dimensionnement, dans la mesure où ce type important de poutre n’est pas encore couvert par l’EN. Cet article se termine par des exemples numériques de calcul illustrant les développements théoriques cités auparavant.
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Jean-Marie ARIBERT : Professeur Émérite des Universités – Conseiller en Construction Mixte acier-béton - Ancien directeur du Laboratoire Structures de l’INSA de Rennes
INTRODUCTION
Dans la première partie de cet article a été exposé le calcul de la poutre en T avec une dalle au-dessus d’un profilé métallique et connectée à celui-ci.
Dans cette deuxième partie, nous présentons d’abord le calcul des poutres partiellement enrobées, c’est-à-dire avec du béton armé coulé entre les semelles du profilé métallique, puis le calcul des poutres avec âmes comportant de larges ouvertures, couramment utilisées à l’heure actuelle.
Le plus souvent, les poutres à enrobage partiel concernent des solives simplement appuyées à leurs extrémités pour lesquelles la détermination du moment de flexion et de l’effort tranchant ne présente pas de difficultés particulières. Il n’est toutefois pas exclu d’avoir à traiter des cas de poutres continues à enrobage partiel, par exemple des poutres de rive de planchers. Pour ces cas, les analyses globales applicables nécessitent alors d’introduire quelques conditions restrictives par rapport aux mêmes analyses utilisées avec les poutres en T courantes. Évidemment lorsqu’une poutre continue est réalisée avec un enrobage partiel, le risque d’instabilité par déversement peut être fortement réduit du fait d’un certain maintien latéral de la semelle inférieure.
En revanche, pour les poutres en T avec de larges ouvertures d’âme, le risque de déversement serait théoriquement accru du fait d’une plus grande flexibilité latérale de l’âme métallique ; mais à notre connaissance, il ne semble pas exister à l’heure actuelle de réalisations avec des poutres continues comportant de larges ouvertures d’âme rapprochées en zone de moments négatifs de flexion. C’est la raison pour laquelle on suppose ici connues les valeurs du moment fléchissant positif et de l’effort tranchant dans ce type de poutre, en particulier au droit d’une section d’âme ajourée. L’espacement entre deux ouvertures adjacentes est choisi suffisant pour éviter toute ruine prématurée du montant de l’âme entre ces ouvertures. Il convient de signaler également que les expressions théoriques sont développées pour des poutres en acier mono-symétriques, la tendance actuelle étant de fabriquer des poutres à âmes ajourées avec une semelle inférieure nettement plus forte que la semelle supérieure.
On notera que, dans un souci de clarté, les exemples traités ici se placent dans la continuité des exemples de la première partie de ce texte, c'est-à-dire l'article [C 2 561], ce qui explique leur numérotation.
Le lecteur trouvera au dernier chapitre un glossaire de l'ensemble du vocabulaire technique utilisé dans cet article.
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MOTS-CLÉS
Génie civil Bâtiments structures et propriétés calculs dynamiques des structures analyse des structures poutres mixtes états limites
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Glossaire – Définitions
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4. Conclusion
Des développements relativement précis ont été donnés dans cet article pour permettre d’effectuer le dimensionnement aux états limites des poutres mixtes en T de bâtiment, isostatiques ou continues, lorsque ces poutres comportent un enrobage partiel de béton entre les semelles en acier. Ces développements respectent totalement les principes et les règles d’application de l’EN 1994-1-1, de son Annexe Nationale et des autres EN auxquels l’EN 1994-1-1 fait référence. Le cas des poutres mixtes en T à âmes ajourées a été traité sous forme de règles à recommander pour un dimensionnement en sécurité et rédigées en accord avec les principes de l’Eurocode 4. L’application de ces différentes règles se veut relativement aisée et opérationnelle, du moins pour les cas usuels de poutres de bâtiment, comme ont cherché à le démontrer les deux exemples de calcul traités en fin d’article.
Avec le présent article venant compléter utilement l’article [C 2 561], tout ingénieur désireux de tirer profit des avantages de la construction mixte acier-béton peut considérer qu’il dispose désormais des connaissances de base pour être en mesure de maîtriser le dimensionnement des poutres et des planchers mixtes. Ces connaissances seront également utiles en partie pour d’autres domaines de la construction mixte, comme les poteaux, les assemblages et les ossatures.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MASSONNET (Ch.), SAVE (M.) - Calcul Plastique des Constructions – Volume 1 : structures dépendant d’un paramètre. - 3ème édition – Éditions Nelissen B, Liège, Belgique (1976).
-
(2) - NEAL (B.G.) - The Plastic Methods of Structural Analysis. - 3rd Edition – Chapman and Hall (1977).
-
(3) - LESCOUARC’H (Y.) - Calcul en plasticité des structures. - Éditions COTECO (1983).
-
(4) - ARIBERT (J.-M.), XU (H.), RAGNEAU (E.) - Étude critique des méthodes de redistribution des moments à l’ELU selon l’Eurocode 4. - Revue Construction Métallique, N° 1 (1996).
-
(5) - ARIBERT (J.-M.), TARTAGLIA (R.) - Analyses globales élastiques avec redistributions des moments pour des portiques mixtes à plusieurs étages et travées – Exemples. - Revue Construction Métallique, N° 1 (2013).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
-
Arcelor Sections – Brochure « Construction mixte acier – béton à base de poutrelles laminées »
http://197.14.51.10:81/pmb/GENIE CIVIL/Construction_Mixte.pdf
-
CTICM & ArcelorMittal – Brochures « Bonnes Pratiques pour la Construction de Structures en Acier – Bâtiments à usage commercial – Bâtiments à usage résidentiel »
-
CTICM
-
ArcelorMittal
-
ConstruirAcier
NF EN ISO 14555, référencée A 89-600 (2014), AFNOR Soudage – Soudage à l’arc des goujons sur les matériaux métalliques.
NF EN 1994-1-1, d’indice de classement P 22-411-1 (2005), AFNOR...
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