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RÉSUMÉ
Cet article traite du calcul des ossatures mixtes acier-béton en distinguant:- les ossatures dites "articulées" - les ossatures semi-continues - les ossatures continues. Ces ossatures sont considérées ici planes. Lorsque les ossatures sont contreventées, des méthodes simplifiées de calcul peuvent être utilisées, comme l’illustrent quelques exemples simples de calcul manuel. Certaines notions de calcul sont données pour les ossatures souples avec effets du second ordre géométrique et non-linéarités matérielles, exigeant un calcul au moyen d’un logiciel approprié d’éléments finis. Enfin, des considérations pratiques sont apportées sur le dimensionnement des jarrets poutre-poteaux, le renforcement des dalles au contact des poteaux et des dispositions constructives des pieds de poteaux mixtes.
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Jean-Marie ARIBERT : Professeur émérite des universités - Conseiller scientifique au CTICM - Rédacteur en chef de l’Eurocode 4 – Partie 1-1
INTRODUCTION
Les bases et expressions de calcul permettant de déterminer le moment résistant et la rigidité en rotation des assemblages mixtes ont été fournies dans le dossier précédent . La modélisation des assemblages au sein d’une ossature mixte y a été envisagée en fonction de la classification des assemblages en résistance ou en rigidité et du type d’analyse globale pour l’ossature, élastique ou plastique.
On donne dans ce dossier des développements jugés utiles pour l’application des méthodes globales d’analyse et la réalisation de dispositions constructives des assemblages ou de leur voisinage en considérant le cas le plus fréquent, à l’heure actuelle, des ossatures mixtes articulées et contreventées mais également celui des ossatures semi-continues et contreventées avec des assemblages semi-rigides ou partiellement résistants ; les avantages inhérents à ce deuxième cas d’ossature mixte devraient attirer davantage l’attention des projeteurs. Le troisième et dernier cas traité d’ossature est celui des ossatures continues et souvent non contreventées ; le renforcement des assemblages par des jarrets y est abordé, et des approches pragmatiques sont suggérées vis-à-vis des phénomènes de fissuration et de fluage du béton, ainsi que des effets du 2e ordre géométrique, lorsque l’analyse globale est de type élastique.
En général, les structures d’ossatures tridimensionnelles avec des éléments en acier et/ou mixtes peuvent être subdivisées en plusieurs ossatures planes pouvant être considérées comme appuyées latéralement au niveau des nœuds tridimensionnels. On se placera dans cette hypothèse.
La thématique « Construction mixte acier-béton » se compose de six dossiers :
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: Généralités. Caractéristiques des matériaux ;
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: Calcul des poutres mixtes ;
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: Calcul des poteaux mixtes ;
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: Calcul des assemblages mixtes ;
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[C 2 564] : Calcul des ossatures mixtes ;
-
: Pour en savoir plus.
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MOTS-CLÉS
génie civil construction structures et propriétés Bâtiment, et autres ouvrages calcul des structures ossatures dalle-poteau
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- Version courante de juil. 2018 par Jean-Marie ARIBERT
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2. Ossatures semi-continues et contreventées
La figure 10 de l’article [C 2 560] a déjà montré la grande variété possible des assemblages mixtes (comportant une armature ductile) pour les ossatures semi-continues. Pour les cas (b), (d) et (e) de cette figure, l’assemblage de la partie métallique n’est guère fondamentalement différent de celui d’une ossature articulée en acier de sorte que, dans la phase de construction, l’assemblage mixte s’apparente à un assemblage nominalement articulé. Ce n’est que dans la phase mixte définitive où l’action de l’armature se combine à celle de l’assemblage métallique que l’assemblage acquiert une rigidité et une résistance significatives. En revanche, le cas (c) d’assemblage, en l’absence de toute attache boulonnée, n’offre une capacité de résistance en moment que dans la phase de fonctionnement mixte, apportée par la seule armature en traction, l’équilibre en compression étant assuré au moyen d’une cale de contact entre la semelle de la poutre et la semelle du poteau. La présence du tasseau soudé à la semelle du poteau est nécessaire en phase de montage, mais également à la reprise de l’effort tranchant amené par la poutre.
Les principaux avantages de l’utilisation d’assemblages semi-rigides et partiellement résistants se situent dans la réduction des hauteurs des sections des poutres mixtes (résultant des vérifications aux ELU) ainsi que dans l’amélioration des conditions de service (réduction de flèches, contrôle de la fissuration). Un inconvénient éventuel provient de la nécessité de renforcer le poteau en acier dans la zone de compression locale, par exemple en soudant, de part et d’autre de l’âme, des raidisseurs transversaux dans le prolongement de la semelle de la poutre en acier ; en alternative, ces raidisseurs peuvent être remplacés efficacement par un enrobage de béton entre les semelles du poteau (cf. § 1.4.3 de [C 2 563]), qui peut également contribuer à accroître la rigidité et la résistance du poteau lui-même.
2.1 Analyse...
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Ossatures semi-continues et contreventées
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Comité Européen de Normalisation (CEN) – Eurocode 4 - * - Conception et dimensionnement des structures mixtes acier-béton – Partie 1.1 : Règles générales et règles pour les bâtiments. Pr EN 1994-1-1 au stade de l’édition, juin 2003.
-
(2) - AFNOR – P 22-391-0 - Document d’Application Nationale (DAN) de l’ENV 1994-1-1 - , sept. 1994.
-
(3) - ARIBERT (J.M.) - Stabilité au déversement de traverses articulées ou semi-continues d’ossatures mixtes acier-béton en phase de construction. - Revue Construction Métallique, no 2 (2001).
-
(4) - TERRELL (P.) - Philosophie de la construction mixte bâtiment. - Cahier de l’APK no 25, sept. 2000.
-
(5) - Convention Européenne de la Construction Métallique (CECM) - Design guide for slim floors with built-in beams. - Document technique no 83, sept. 1995.
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Planchers de bâtiments en construction métallique et mixte.
-
Composants métalliques. Conception et dimensionnement.
-
Composants métalliques fléchis. Assemblage.
-
Constructions métalliques. Assemblages par procédés mécaniques.
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