Présentation

Article interactif

1 - OSSATURES ARTICULÉES ET CONTREVENTÉES

2 - OSSATURES SEMI-CONTINUES ET CONTREVENTÉES

3 - OSSATURES CONTINUES

4 - PARTICIPATION DE LA DALLE ET TRANSFERT D’EFFORT ENTRE DALLE ET POTEAU

5 - DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES EN PIED DES POTEAUX MIXTES

6 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : C2564 v2

Ossatures continues
Construction mixte acier-béton – Calcul des ossatures mixtes

Auteur(s) : Jean-Marie ARIBERT

Relu et validé le 17 févr. 2022

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

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.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Composite Steel and Concrete Construction Design of composite frames

This article deals with the design of steel-concrete composite frames, distinguishing between nominally pinned, semi-continuous and continuous frames. Here, these frames are assumed to be plane. When the frames are laterally braced, simplified design methods may be used, as shown by a few simple worked examples. Some design basics are given for sway frames with nonlinear material properties and second order geometrical effects requiring the use of appropriate finite element software. Lastly, some practical information is provided on beam-column haunches, strengthening of column-bearing slabs, and building provisions for composite column bases.

Auteur(s)

  • Jean-Marie ARIBERT : Professeur Émérite des Universités – Conseiller en Construction Mixte acier-béton - Ancien directeur du Laboratoire de Structures de l’INSA de Rennes

INTRODUCTION

Les bases et expressions de calcul permettant de vérifier le dimensionnement des poutres mixtes à âme pleine, éventuellement enrobée, et à âme ajourée, ont été fournies respectivement dans les articles [C2561] et [C2568], le dimensionnement des poteaux mixtes dans l’article [C2562], le dimensionnement des assemblages mixtes poutre-poteaux et le calcul de leur rigidité en rotation dans l’article [C2563].

Dans ce dernier article, la modélisation des assemblages au sein d’une ossature mixte a été caractérisée en fonction de la classification des assemblages, en résistance ou en rigidité, et en fonction du type d’analyse globale utilisée pour l’ossature, élastique, rigide-plastique ou élastique-plastique.

Il reste donc à préciser les méthodes globales d’analyse permettant de déterminer les efforts exercés sur les éléments précédents lorsque ceux-ci sont au sein d’une ossature soumise à des combinaisons d’actions permanentes et variables (à l’ELU et à l’ELS).

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 transversalement au niveau des nœuds tridimensionnels. On se placera systématiquement dans cette hypothèse.

À notre connaissance, il n’existe pas, à proprement parler, de logiciels capables de traiter le cas des ossatures mixtes tridimensionnelles, et d’ailleurs l’EN 1994-1-1 ne traite pas le cas des poutres mixtes ou des poteaux mixtes soumis à un couple de torsion en section.

On donne, dans le présent article, les développements jugés utiles pour l’application des méthodes globales d’analyse, complétés de quelques dispositions constructives et formules pour la conception d’assemblages avec jarrets, pour le renforcement des zones de dalle dans le voisinage des assemblages, et pour la conception des pieds de poteaux mixtes.

Tout d’abord, on considère le cas des ossatures mixtes articulées et contreventées, cas de réalisation le plus fréquent, sans doute parce que ces ossatures n’offrent pas de difficultés particulières d’analyse.

On considère ensuite le cas 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 calculateurs de projets. Si l’analyse globale élastique, avec des rigidités en flexion tenant compte du comportement des assemblages et de la fissuration du béton, peut toujours être appliquée à l’ossature dans son ensemble, l’analyse globale plastique et, plus exactement l’analyse globale quasi-plastique, s’avère généralement plus performante et relativement simple à appliquer. Ce type d’analyse, spécifique des ossatures mixtes, n’est pratiquement pas connu en France, mais il est relativement utilisé au Royaume Uni. Il sera ici exposé et illustré sur un exemple simple de portique.

Le troisième et dernier cas traité d’ossature est celui des ossatures continues et souvent non contreventées, avec éventuellement un renforcement des assemblages poutre-poteaux par des jarrets.

Dans le cas assez rare où les ossatures continues sont contreventées, l’analyse globale élastique, de type fissurée ou non fissurée pour les poutres, complétée d’une méthode de redistribution des moments dans les poutres avec transfert des écarts de moments aux nœuds des poteaux, appliquée de manière itérative jusqu’à convergence des efforts internes, reste une possibilité pour les calculateurs de projets, comme cela avait été indiqué brièvement dès le début du § 1.7 de l’article [C2561]. Quelques précisions complémentaires sont cependant données ici pour faciliter l’application de cette méthode.

Dans le cas plus fréquent des ossatures continues et non contreventées, lorsque l’analyse globale utilisée est de type élastique linéaire, on est évidemment tenu de prendre en compte, pour évaluer les rigidités des éléments de l’ossature, les effets de la fissuration du béton, de son fluage et de son retrait, qui sont a priori des effets complexes, notamment lorsque la structure est souple.

Toutefois, des approches pragmatiques sont suggérées dans l’article vis-à-vis de ces phénomènes de fissuration et de fluage du béton, ainsi que des effets du 2e ordre géométrique lorsqu’ils doivent être introduits dans l’analyse globale.

L’utilisation d’une analyse globale non linéaire, de type élastique-plastique ou élasto-plastique, est en principe permise par l’EN 1994-1-1 (cf. clause 5.4.3), sans toutefois donner de règles d’application précises, mais en exigeant la prise en compte du comportement des connexions acier-béton et des effets du second ordre géométriques, s’ils sont significatifs. Seuls des modèles numériques par éléments finis sont aptes à répondre à ce type d’analyse, mais force est de constater que peu de modèles numériques ont été élaborés jusqu’à maintenant dans la littérature pour une simulation détaillée du comportement des ossatures mixtes jusqu’au stade ultime, en présence de grands déplacements aux nœuds et de glissements significatifs dans les connexions des poutres.

Il sortirait du cadre du présent article d’exposer des développements en techniques d’éléments finis qui seraient appropriées à la formulation et la résolution du problème. On se contentera de donner des informations très générales sur ces questions et d’illustrer, par quelques résultats numériques, les performances des portiques mixtes par comparaison aux portiques en acier.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

civil engineering   |   building   |   structures and properties   |   Buildings and other built environment   |   structural analysis   |   pinned   |   column-slab joints

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-c2564


Cet article fait partie de l’offre

Les superstructures du bâtiment

(117 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

3. Ossatures continues

3.1 Généralités

Les ossatures mixtes continues présentent essentiellement un intérêt en l’absence d’un système de contreventement, parfois imposée par la finalité de la construction.

Exemple

C’est le cas de halls industriels (figure 13) que l’on peut avoir avantage à concevoir avec des poutres et poteaux mixtes lorsque des exigences sévères sont imposées sur les déplacements latéraux et flèches des poutres aux ELS (états limites de service) et/ou sur la durée de résistance à l’incendie.

L’ossature peut être stabilisée dans le sens de la longueur par des systèmes triangulés classiques, et dans le sens de la largeur par des ossatures en portique, en particulier s’il y a un besoin de circulation.

Le choix d’une ossature continue peut répondre également à un besoin de conception structurale.

Exemple

C’est le cas en zones sismiques où la structure résistante aux actions sismiques peut bénéficier d’un coefficient de comportement de 6 à 8 si elle est conçue comme une ossature en portique non contreventé, et seulement d’un coefficient ne dépassant pas 4 si elle est constituée par un système triangulé (cf. § 7.3.2 de l’EN 1998-1).

Plusieurs types d’analyse globale sont envisageables pour les ossatures continues, comme indiqué dans le tableau 1 de [C2563].

  • Toutefois l’analyse globale rigide-plastique, impliquant l’emploi d’assemblages à pleine résistance pour de telles ossatures, est nécessairement d’application limitée, comme le précise d’ailleurs l’EN 1994-1-1. L’ossature doit être suffisamment rigide, c’est-à-dire ne pas être sensible aux effets du 2e ordre...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :

Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.

Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.

Obtenez CerT.I., la certification
de Techniques de l’Ingénieur !
Acheter le module

Cet article fait partie de l’offre

Les superstructures du bâtiment

(117 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Ossatures continues
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ARIBERT (J.-M.), BRAHAM (M.), LACHAL (A.). -   Testing of simple joints and their characterization for structural analysis.  -  Journal of Constructional Steel Research, vol. 60, p. 659-681, (2004).

  • (2) - The Steel Construction Institute (SCI) -   Joints in steel construction – Compositeconnections.  -  Publication N° 213, (1998).

  • (3) - LI (T.Q.), AHMED (B.), LAWSON (R.M.) -   Required rotation of composite connections.  -  The Steel Construction Institute, Ascot (1996).

  • (4) - NAJAFI (A.A.), ANDERSON (D.) -   Ductile steel-concrete composite joints.  -  Conventional and Innovative – Innsbruck (Austria) – Proceedings of IABSE, p. 427-432, 16/18 sept. 1997.

  • (5) - LI (T.Q.), CHOO (B.S.), NETHERCOT (D.A.) -   Determination of rotation capacityrequirements for steel and composite beams.  -  Journal of Constructional Steel Research, vol. 32, N° 3, p. 303-332, (1995).

  • ...

1 Outils logiciels

  • SISMEFLogiciel de simulation du comportement mécanique des structures mixtes (acier-béton) soumises à un échauffement. Rapport de validation, CTICM (1998).

  • FINELG Non linear finite element analysis program. User’s Manual Version 9.0, Université de Liège et Bureau d’Études Greisch (2003).

    https://www.digitalwallonia.be

HAUT DE PAGE

2 Sites Internet

HAUT DE PAGE

3 Normes et standards

AFNOR Eurocode 4 : Calcul des structures mixtes acier-béton. Partie 1-1 : Règles générales et règles pour les bâtiments. NF EN 1994-1-1 - , référencée P 22-411-1, 2005.

AFNOR Annexe Nationale à la NF EN 1994-1-1, dite NF EN 1994-1-1/NA - , référencée P 22-411-1/NA, 2007.

AFNOR Conception et dimensionnement...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Les superstructures du bâtiment

(117 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Sommaire

QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE

1/ Quiz d'entraînement

Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.

2/ Test de validation

Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.

Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Les superstructures du bâtiment

(117 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS