Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN 1993-1-5 de mars 2007 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 1993-1-5/A2 (P22-315/A2) : Eurocode 3 - Calcul des structures en acier - Partie 1-5 : plaques planes (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2002 (Mars 2020).
RÉSUMÉ
Les constructions mixtes acier – béton sont faites de deux matériaux dont l’un est ductile et l’autre fragile. Concevoir des ossatures dont le comportement plastique global en situation sismique soit ductile implique donc des réflexions particulières, tant au niveau des mécanismes plastiques locaux qu’en ce qui concerne la réponse globale des structures. Les règles de détail qui assurent la ductilité des divers types d’éléments constitutifs des ossatures sont définies et expliquées. Elles concernent les poteaux, les poutres, les dalles collaborant avec des profils en acier et des murs mixtes de divers types. Ces derniers participent à des systèmes mixtes qui n’existent pas en charpentes acier classique.
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Composite steel-concrete structures are made of two materials, one of which is ductile and the other one brittle. The design of frames which should behave globally in a ductile way under earthquake design require special consideration, not only at the level of local plastic mechanisms but also at the level of global response of structures. Detailed rules which ensure ductility of the various types of structural components are defined and explained. They concern columns, beams, concrete slabs working with steel profiles, and composite walls. These belong to hybrid systems which have no equivalent in steel structures. The whole set of rules is explained in the Eurocode 8 framework, by far the most up to date code document on the subject.
Auteur(s)
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André PLUMIER : Professeur à l'université de Liège
INTRODUCTION
Durant les dernières années, la construction mixte acier/béton a connu un essor important. Cette tendance peut s'expliquer par l'association des qualités respectives des deux matériaux.
L'ossature acier offre sa rapidité d'exécution, ainsi qu'une résistance et une ductilité élevées pour un encombrement limité.
Le béton, irremplaçable matériau des planchers, offre un complément de résistance en compression à ces armatures particulières que sont les profils en acier constituant l'ossature. En outre, le béton donne aussi sa flexibilité géométrique lors de la mise en place ainsi que son inertie thermique.
Mais, chercher à utiliser le béton pour sa collaboration structurale dans des structures mixtes primaires, c'est-à-dire soumises à des actions autres que gravitaires, pose des problèmes nouveaux, qui ne sont pas traités par l'Eurocode 4.
Certains d'entre eux ont été résolus lors de l'élaboration de l'Eurocode 8, norme parasismique qui sera en vigueur en 2011. On peut notamment citer :
-
la définition des conditions assurant la ductilité des sections enrobées de béton, partiellement ou complètement ;
-
la définition d'armatures « sismiques » de dalles, et autres conditions aux nœuds garantissant le développement de pleins moments plastiques mixtes aux nœuds des ossatures en portique autostable ;
-
l'expression de conditions pour les assemblages mixtes ;
-
la définition d'éléments de projet pour les « systèmes mixtes ».
Tous ces aspects nouveaux de la construction mixte sont décrits et expliqués, au sein d'un texte qui définit et motive, avec les formulations et les symboles de l'Eurocode 8, l'état actuel des éléments de projet de construction parasismique mixte acier/béton.
On y mentionne aussi les limites des connaissances, car des problèmes restent à étudier, comme le comportement cyclique de diagonales mixtes ou les conditions pour bénéficier en pied de poteau de portique d'un plein moment résistant plastique mixte, couplé à une pleine résistance mixte au cisaillement.
Les questions relatives aux structures acier exclusives sont traitées dans le dossier [C 2 559].
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Ossatures-dissipatives en charpente mixte acier/béton
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4. Ossatures et systèmes à murs mixtes
4.1 Types de murs mixtes et critères de dimensionnement
Les systèmes à murs mixtes possèdent une résistance au cisaillement et une raideur de cisaillement similaires à celles des murs en béton armé. Les profilés en acier, constituant la périphérie de ces murs, apportent toutefois une augmentation significative de résistance en flexion, ce qui, par rapport à une solution en béton armé, retarde la formation d'une rotule plastique en pied de mur.
Comme dans les structures en béton armé, il y a, pour les murs mixtes dissipatifs, deux niveaux de ductilité auxquels correspondent deux valeurs du coefficient de comportement q.
Les systèmes structuraux des types 1 et 2 (cf. figure 2) sont conçus, à l'instar des voiles de contreventement élancés en béton armé, de manière à ce qu'une rotule plastique flexionnelle puisse se former en base du mur. Les déformations plastiques se localisent dans les profilés verticaux en acier et dans les armatures verticales. La reprise du cisaillement a lieu suivant le schéma indiqué à la figure 27.
Le système structural de type 3 (cf. figure 2) comporte des murs à la base desquels, comme dans les types 1 et 2, une rotule plastique peut se former, mais l'énergie est aussi dissipée dans les poutres de couplage.
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L'analyse globale de la structure est basée sur les propriétés de section définies pour les murs en béton et pour les poutres mixtes.
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Ossatures et systèmes à murs mixtes
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Ouvrages, articles, actes de colloque
PLUMIER (A.) - Conception parasismique - Note de cours de l'université de Liège. Publication Interne de la Faculté des Sciences de l'Ingénieur (2007).
CARVALHO (E.) - ELNASHAI (A.) - FARDIS (M.) - FACCIOLI (E.) - PINTO (P.) - PLUMIER (A.) - Designers Guide to EN 1998-1 and 1998-5. Eurocode 8 : Design Provisions for Earthquake Resistant Structures - Thomas Telford Publisher (2005).
DONEUX (C.) - PLUMIER (A.) - ICONS Report 4. Composite Steel Concrete Structures - Editors. Laboratorio Nacional de Engenharia Civil. Lisbon-Portugal. ISBN 972-49-1890-4 (2001).
DONEUX (C.) - PLUMIER (A.) - Distribution of stresses in the slab of composite steel concrete moment resisting frames submitted to earthquake action - Der Stahlbau (6/1999).
Constructions parasismiques en acier - Brochure technique Arcelor Mittal.
The Cyclic Behaviour of Steel Elements and Connections - European Steel Design Educational Program ESDEP. WG 17.SEISMIC DESIGN. Lecture 17.3.
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