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Article interactif

1 - CAS DES POUTRES MIXTES AVEC ENROBAGE PARTIEL DE BÉTON

2 - GUIDE SUCCINCT DE DIMENSIONNEMENT DES POUTRES MIXTES EN T AVEC LARGES OUVERTURES DANS L’ÂME

3 - EXEMPLES SIMPLES D’APPLICATION NUMÉRIQUE

4 - CONCLUSION

5 - GLOSSAIRE – DÉFINITIONS

Article de référence | Réf : C2568 v1

Glossaire – Définitions
Calcul des poutres mixtes de bâtiments - Partie 2 : poutres en T à enrobage partiel ou à âmes ajourées

Auteur(s) : Jean-Marie ARIBERT

Relu et validé le 04 nov. 2021

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Sommaire

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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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ABSTRACT

Design of composite beams for buildings T-beams with partial encasement or with web openings

To enlarge the scope of the first part of this article, two other beam configurations are studied here that are deemed essential for current practice in composite construction. Design rules are first given for composite beams with partial encasement, i.e. with concrete between the steel flanges: these rules allow their different limit states to be checked. Secondly, the case of composite beams with large web openings is presented, but only in the form of recommended proposals in order to design certain specific aspects, as this important beam type is not yet covered by the EN standards. Like the first article, this second part ends with worked examples to illustrate the preceding theoretical developments.

Auteur(s)

  • 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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KEYWORDS

Civil engineering   |   buildings   |   structures and properties   |   dynamic calculations of structures   |   structural analysis   |   composite beams   |   limit states

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-c2568


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5. Glossaire – Définitions

Élément mixte ; composite member

Élément structural comportant des éléments en béton et en acier de construction ou formé à froid, liés entre eux par connexion afin de limiter le glissement longitudinal entre béton et acier et la séparation de ces éléments.

Comportement mixte ; composite behaviour

Comportement apparaissant après que la connexion ait atteint son efficacité en raison du durcissement du béton.

Poutre mixte ; composite beam

Élément mixte soumis principalement à la flexion.

Dalle mixte ; composite slab

Dalle dans laquelle des tôles profilées sont utilisées initialement comme coffrage permanent pour collaborer ensuite structuralement avec le béton durci en agissant comme armatures de traction dans le plancher fini.

Poutre mixte avec enrobage partiel ; composite beam with partial encasement

Poutre dans laquelle l’âme du profilé est enrobée de béton armé entre les semelles, avec connexion de ce béton à la partie en acier.

Analyse globale rigide-plastique ; rigid plastic global analysis

Analyse de la capacité portante ultime d’une poutre (continue) basée sur le calcul du mécanisme de ruine par rotules plastiques.

Analyse globale élastique « non-fissurée » ; un-cracked elastic global analysis

Calcul des sollicitations dans une poutre (continue) par une analyse élastique classique, avec une inertie de flexion constante par travée ne tenant pas compte de la fissuration du béton en zones de moments de flexion négatifs.

Analyse globale élastique « fissurée » ; cracked elastic global analysis

Calcul des sollicitations dans une poutre (continue) par une analyse élastique classique, mais avec une inertie de flexion modifiée en raison de la fissuration du béton dans les zones de moments de flexion négatifs.

Méthode de redistribution des moments ; method of moment redistributon

Méthode permettant de réduire les pics de moments fléchissants (en général négatifs, mais parfois positifs), obtenus par une analyse globale élastique « non fissurée » ou « fissurée », tirant profit du comportement non linéaire des sections où interviennent ces moments, tout en maintenant l’équilibre entre les charges appliquées...

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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).

  • ...

1 Sites Internet

  • CTICM & ArcelorMittal – Brochures « Bonnes Pratiques pour la Construction de Structures en Acier – Bâtiments à usage commercial – Bâtiments à usage résidentiel »

HAUT DE PAGE

2 Normes et standards

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 Eurocode 4 : Calcul des structures...

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