Assemblages Charpente

Fichier : L11-6.doc

ESDEP

GROUPE DE TRAVAIL 11

ASSEMBLAGES SOUS CHARGEMENT STATIQUE

Leon 11.6

Assemblages transmettant des moments de flexion dans les structures

continues

OBJECTIF

Dcrire les moyens de raliser des assemblages capables de transmettre des moments de

flexion et destins raliser des structures continues.

PREREQUIS

Leon 11.1.1 : Assemblages pour les btiments

Leon 11.1.2 : Introduction au dimensionnement des assemblages

LEONS CONNEXES

Leon 11.3.1 : Assemblages boulons non prserrs

Leon 11.3.2 : Assemblages boulons prserrs

Leon 11.3.3 : Aspects particuliers des assemblages boulonns

Leon 11.7 : Assemblages rsistance partielle dans les structures semi-continues

RESUME

On expose d'abord les exigences requises par les assemblages rigides des structures

calcules lastiquement et par les assemblages rsistance complte des structures

calcules plastiquement. On dcrit ensuite les diverses manires de raliser de tels

assemblages souds ou boulonns en attirant l'attention sur les dispositions particulires

adopter pour les assemblages d'angle et de fate dans les structures en portique.

On rsume enfin les rgles relatives au calcul des assemblages rsistance complte,

dcrites l'Annexe J de l'Eurocode 3.

1. INTRODUCTION

Les structures de btiment peuvent tre conues sans qu'il soit fait appel des

assemblages capables de transmettre des moments de flexion. La construction dite

simple fait usage de structures de type rticul ; les assemblages y sont en principe

assimils des articulations et la rsistance latrale est assure par un certain

contreventement. Il s'agit d'un type de construction la fois courant et conomique.

Il est cependant de nombreux cas o il s'impose de recourir des assemblages

transmettant des moments de flexion. Les ossatures non contreventes constituent un

exemple vident ; toutefois, mme dans des ossatures contreventes, on peut devoir

raliser des joints de poutres. Par ailleurs, dans les immeubles de grande hauteur, il peut

se rvler opportun d'exploiter la continuit de la structure aux fins de limiter les

dplacements horizontaux.

Habituellement, un assemblage dveloppant une rsistance la flexion sert aussi

transmettre des efforts tranchants et parfois des efforts axiaux ; il n'en reste pas moins

que sa fonction premire est de transmettre des moments de flexion.

La modlisation en structure continue repose sur le postulat que les assemblages sont

suffisamment performants - en termes de rigidit et/ou de rsistance - pour que

l'influence de leur comportement sur celui de la structure puisse tre nglige. En

d'autres termes, la rponse d'un tel assemblage est assez proche de celle de l'assemblage

thorique idal et il n'est ds lors pas ncessaire que ses caractristiques soient prises

en compte pour effectuer l'analyse globale de la structure.

On n'abordera pas ici tous les assemblages transmettant des moments de flexion. La

prsente leon ne s'adresse qu'aux seuls assemblages dits rsistance complte et/ou

rigides . Ceux dits rsistance partielle et/ou semi-rigides font l'objet de la

leon 11.7.

2. QU'IMPLIQUE LA CONTINUITE STRUCTURALE ?

La classification des assemblages transmettant des moments de flexion a t prsente

la leon 11.1.1.

On rappellera ici brivement que le choix d'une mthode d'analyse globale gouverne la

(les) caractristique(s) des assemblages y incorporer :

L'analyse globale lastique postule des assemblages rigides.

L'analyse globale plastique suppose que les assemblages ont une rsistance complte.

Bien que de nombreux assemblages excuts en pratique puissent tre qualifis la fois

de rigide et rsistance complte, il est essentiel de reconnatre que cela n'a gure

d'intrt.

Une structure continue ayant fait l'objet d'une analyse globale lastique pourrait fort

bien avoir des assemblages qui sont rigides et rsistance partielle (pourvu bien sr

qu'ils soient capables de rsister aux valeurs des moments de flexion sollicitants,

obtenus au terme de l'analyse globale).

De manire similaire, les assemblages d'une structure continue analyse plastiquement

pourraient tre rsistance complte et semi-rigides (bien qu'il ait pu tre ncessaire

de tenir compte de la flexibilit des assemblages pour vrifier la stabilit et les tats

limites de service).

Il revient l'Eurocode d'avoir clarifi fort utilement d'ailleurs cette importante

distinction.

Il est notoire que, par le pass, on a confr au terme rigide la double fonction

prcite ; il caractrisait en effet tous les assemblages des structures continues. (Dans

certains contextes, il ne signifiait mme rien d'autre que rsistant la rotation , c'est-

-dire non articul ). Dans l'Eurocode 3 et le cours ESDEP, ce terme ne concerne

dsormais plus que la seule rigidit en rotation de l'assemblage.

Traditionnellement, la plupart des ossatures comportant des assemblages qui

transmettent des moments de flexion ont t considres comme des structures

continues. L'analyse en structure semi-continue n'a gure eu de succs, en raison de sa

plus grande complexit ; il ne fait pas de doute cependant que cette manire de faire ira

en se rpandant (la leon 11.7 traite de ce problme). Il reste que le concept de calcul en

structure continue - qu'il soit lastique ou plastique - prvaut encore en pratique et que

les concepteurs cherchent rendre les assemblages rigides et rsistance complte.

Ces deux caractristiques s'valuent par rapport l'lment structural assembl. Un

assemblage peut fort bien tre rsistance complte pour une poutre faite d'un acier

S275 mais ne plus l'tre pour cette mme poutre en acier S355. Il peut, de mme, tre

rigide si la poutre a une longueur de 10 m, mais ne plus l'tre si la poutre n'a que 8 m de

long. Le terme rigide utilis dans l'Eurocode 3 est par ailleurs plus contraignant dans

le cas d'une ossature non contrevente, ainsi qu'il ressort de la figure 1 (qui ne fait que

reprendre la figure 6.9.8 de l'Eurocode prcit).

Enfin, on notera que la distinction entre structure continue et structure semi-continue

n'est ncessaire que pour les seules structures hyperstatiques (statiquement

indtermines). En effet, dans une structure isostatique, l'assemblage est soumis au seul

critre de rsistance.

3. ASSEMBLAGES RIGIDES ET A RESISTANCE COMPLETE EN PRATIQUE

Beaucoup des dispositions constructives faisant qu'un assemblage est rigide font aussi

qu'il est rsistant. En pratique, un assemblage conu pour tre rigide peut ne pas se

distinguer d'un assemblage conu pour tre rsistance complte ; comme cela a dj

t dit, il peut mme tre les deux la fois. Nanmoins, la relation entre rsistance et

rigidit est loin d'tre complte.

3.1 Assemblages rsistance complte

Un assemblage rsistance complte est gnralement ralis par soudage, en utilisant

au besoin des raidisseurs. Il est en effet souhaitable ( l'exception toutefois des cas de

structures isostatiques) qu'un assemblage soud soit rsistance complte parce que des

cordons de soudure sous-dimensionns peuvent prsenter une ruine fragile s'ils ont

subir des moments de flexion suprieurs aux valeurs attendues (par exemple en raison

de tassements diffrentiels non prvus).

Pour les assemblages boulonns, il est tout fait impossible d'atteindre la rsistance

complte si les boulons ne sont disposs que sur la hauteur de la poutre.

Des boulons situs l'extrieur de la semelle tendue, par exemple dans la partie

dbordante d'une platine d'extrmit, permettront de dvelopper la rsistance complte

de l'assemblage jusqu' des hauteurs de poutre modres. La limite dpend de la

rsistance de la poutre et des boulons mais est normalement de l'ordre de 400 500 mm.

(Disons incidemment que l'usage de boulons haute rsistance - de nuance 8.8 ou 10.9 -

s'impose en fait dans les assemblages qui transmettent des moments de flexion et que

les concepteurs emploient le plus souvent des boulons de diamtre M24 ou plus). Au-

del d'une telle hauteur de poutre, il est ncessaire d'encore augmenter le bras de levier,

en disposant par exemple un gousset ou un jarret. Le jarret a habituellement une hauteur

gale celle de la poutre (poutre et jarret sont d'ailleurs souvent fabriqus partir d'un

mme profil) ; une telle hauteur n'est toutefois pas toujours requise.

On ne doit pas du tout ngliger la possibilit pour une poutre d'tre significativement

plus rsistante que prvu (rendant ainsi rsistance partielle un assemblage conu pour

tre une rsistance complte). En vue de pallier ce risque, l'Eurocode 3 prconise de

surdimensionner l'assemblage raison de 20 % ; ceci est toutefois plus vite dit que fait.

Il serait judicieux d'user d'une approche scuritaire pour vrifier les composants de

l'assemblage qui sont les plus sensibles, savoir les boulons et les cordons de soudure.

3.2 Assemblages rigides

Calculer le moment rsistant d'un assemblage, en vue de juger si celui-ci est rsistance

complte, est un procd courant et assez fiable. On ne peut dire de mme de la

classification selon la rigidit en rotation. En principe, celle-ci peut tre dtermine

numriquement ; l'Eurocode 3 donne d'ailleurs, cet gard, en son article J.3.7., une

formule applicable aux assemblages par platine d'extrmit. On notera que cette formule

fournit pour l'heure (ENV 1993) des rsultats incohrents et devrait se trouver modifie

dans la version dfinitive de l'Eurocode 3. En pratique, ainsi que cela a dj t dit plus

haut, le jugement qualitatif reste l'approche pour ainsi dire universelle.

Qu'est-ce qui fait qu'un assemblage est rigide ? Il serait sans doute prfrable de

poser la question l'envers et de s'interroger quant aux sources de flexibilit. La

flexibilit d'un assemblage est simplement la somme des flexibilits de toutes les

composantes de cet assemblage ; ds lors, si l'une ou l'autre composante est

anormalement flexible, elle prvaudra.

Les meilleurs schmas de transfert des efforts dans un assemblage sont ceux qui oprent

par traction ou compression axiale directe - mais pas par flexion - dans les composantes

de l'assemblage. C'est pourquoi, on peut pratiquement qualifier de "rigide" tout type

courant d'assemblage soud ; il en est, en toute certitude, ainsi lorsque l'assemblage est

compltement raidi. Par contre, il est difficile d'viter la flexibilit des assemblages

boulonns.

Lorsque les boulons travaillent au cisaillement mais ne sont pas prserrs, on doit

s'attendre un certain glissement dans l'assemblage. Si cela se produit dans les

composantes assurant le transfert du moment de flexion, l'assemblage ne pourra que

difficilement tre rigide. C'est pourquoi, si l'on dsire qu'un assemblage soit rigide, il est

prfrable que, dans les assemblages rsistant des moments de flexion, les boulons

travaillent axialement et que, dans les assemblages o les boulons sont cisaills

(assemblages par couvre-joints), ces boulons soient prserrs.

Tout boulon travaillant en traction induit toujours de la flexion dans le plat qu'il traverse

(platine d'extrmit, semelle de colonne...). Afin de minimiser la flexibilit qui en

rsulte, il est judicieux de prendre les mesures suivantes :

concentrer les boulons tendus autant que faire se peut, c'est--dire les placer aussi prs que possible de l'me et de la semelle de la poutre ;

disposer des raidisseurs, eux aussi situs proximit immdiate des boulons ;

viter les plats anormalement peu pais ;

augmenter le bras de levier, par exemple l'aide d'un jarret.

En pratique, les assemblages par jarret et la plupart des assemblages par platine

d'extrmit dbordante sont gnralement considrs comme rigides, condition

toutefois que les boulons soient peu espacs et que les plats traverss aient une

paisseur au moins gale au diamtre des boulons. Pour les assemblages par platine

d'extrmit non dbordante, la question reste ouverte. Certains concepteurs assurent que

l'assemblage dveloppe au moins 60 % - ou une autre proportion - de sa rsistance

complte ; ce faisant, ils invoquent implicitement une relation entre rigidit et

rsistance. En dpit du caractre imparfait de cette rgle, il faut admettre qu'en pratique,

il n'y a gure d'alternative.

Le critre beaucoup plus contraignant de l'Eurocode 3, en ce qui concerne les ossatures

contreventes - savoir une rigidit trois fois suprieure celle requise pour mriter

l'appellation rigide - n'est pas compatible avec la pratique courante, qui tend ne pas

distinguer entre ossatures contreventes et ossatures non contreventes. Il importe de se

rendre compte que, dans les deux cas, le fait, pour l'un ou l'autre assemblage d'une

ossature, de ne pas satisfaire les exigences de la norme, n'implique nullement que

l'ossature cesse subitement d'assurer son rle. Cela entrane seulement que la flexibilit

des assemblages doit tre prise en compte lors de l'analyse globale ; en d'autres termes,

il faut effectuer une analyse semi-rigide.

4. MOYENS DE REALISER DES ASSEMBLAGES

La plupart des ossatures de btiment consistent en des poteaux verticaux runis par des

poutres disposes horizontalement. Le concepteur est ainsi conduit raliser des

assemblages poutre-poteau en une section de moment flchissant maximum (

l'exception des ossatures de type rticul - qui ne font pas l'objet de la prsente leon -,

pour lesquelles de prsumes articulations existent en ces sections. Normalement poutre

et poteau sont situs dans un mme plan - il serait d'ailleurs difficile de transmettre des

moments de flexion si tel n'tait pas le cas - et seul l'un de ces lments peut traverser

l'assemblage sans devoir tre interrompu. Comme le poteau doit supporter une

compression axiale et un moment de flexion, le privilge de continuit dans l'ossature

multi-tage lui revient assez naturellement.

On peut aussi tre amen exiger qu'un raboutage de poteau par couvre-joints restaure

la continuit.

Les pieds de poteaux peuvent tre relis aux fondations par des assemblages rsistant

aux moments de flexion. De tels assemblages sont peut-tre plus couramment assimils

des articulations. Toutefois, sous rserve que la superstructure et, si ncessaire, le sol

soient aptes rsister aux moments de flexion (et ce, rigidement , si cela est requis

par une analyse de type lastique), les pieds de poteaux peuvent tre conus pour

constituer de prsums encastrements.

Il arrive que l'on doive soit raliser des joints de poutre, soit, parfois, faire se croiser des

poutres orientes diffremment, mais situes au mme niveau. Il faut alors assurer la

transmission du moment par flexion d'une poutre vers celle qui la prolonge, tandis que

la poutre qui est continue dans le joint reoit seulement les efforts tranchants que lui

transmettent les premires.

Les assemblages boulonns les plus courants transmettant des moments de flexion, sont

les suivants :

Assemblage par platine d'extrmit (dbordante, non dbordante, jarret, gousset...) :

poutre-poteau,

poutre-poutre,

poteau-poteau.

Assemblage par profils en T :

Poutre-poteau attachs aux deux semelles de la poutre.

Joints par couvre-joints :

poutre-poutre,

poteau-poteau.

Une alternative au pied du poteau platine d'extrmit consiste simplement incorporer

une certaine hauteur de poteau dans le bton de fondation.

Pour leur part, les assemblages souds les plus courants sont :

l'assemblage compltement soud ;

l'assemblage semelles soudes et me boulonne (solution hybride facilitant le montage) ;

On illustre la figure 2 l'ventail de ces divers types d'assemblages.

La prsente leon n'aborde que les assemblages transmettant des moments de flexion.

Pour un examen plus gnral des avantages relatifs des assemblages souds et

boulonns de divers types, on se reportera la leon 11.1.2.

5. RESISTANCE DES ASSEMBLAGES

Qu'ils soient rigides ou rsistance complte, tous les assemblages transmettant des

moments de flexion ont leur rsistance calcule d'une mme manire. La procdure

utilise cet effet doit garantir que toutes les composantes de l'assemblage sont

capables de rsister au moment de flexion sollicitant. L'assemblage est souvent appel,

en mme temps, transmettre un effort tranchant et parfois un effort normal.

Considrons le cas d'un assemblage poutre-poteau courant. Le moment de flexion est

transmis sous la forme d'un couple ; l'effort de compression agit au niveau ou

proximit immdiate de la semelle infrieure de la poutre tandis que l'effort de traction

se dveloppe dans la partie suprieure de l'assemblage. En l'absence de tout effort dans

la poutre, ces efforts de traction et de compression sont gaux.

Dans un assemblage soud, il est d'usage d'admettre - et cela n'est pas loin d'tre vrai -

que les efforts de traction et de compression sont concentrs dans l'axe des semelles

respectives. Bien que cette hypothse conduise violer le critre de plasticit pour un

assemblage dont la sollicitation est proche de la charge de ruine, elle repose nanmoins

sur une justification de nature exprimentale. Dans l'assemblage semelles soudes et

me boulonne - un type d'assemblage hybride assez rpandu en Amrique du nord -, le

surcrot de contrainte dans la semelle dpend du type de section mais peut atteindre

40 %.

Dans un assemblage soud, les boulons suprieurs doivent rsister la traction ; la

compression est normalement transmise par contact direct entre la semelle infrieure de

la poutre et la semelle adjacente de la colonne.

D'autres composantes peuvent limiter la rsistance de l'assemblage ; la figure 3 montre

celles qui concernent un assemblage par platine d'extrmit. Ces composantes doivent

tre examines tour tour.

Dans certains cas, on peut remdier une rsistance insuffisante en disposant des

raidisseurs ou tout autre type de renforcement. Des exemples en sont donns la

figure 4.

L'me de la colonne est soumise des efforts transversaux localiss respectivement

dans la zone tendue et dans la zone comprime. Sa rsistance est vrifie l'aide de

formules empiriques qui se rfrent une aire efficace d'me. La zone comprime se

trouve expose au danger d'crasement local et celui de voilement. A cette fin, la

restreinte procure l'me de la colonne par tous les lments environnants justifie que

la longueur de flambement soit gale aux 7/10 de la hauteur d'me, celle-ci tant

mesure entre les congs de raccordement me-semelle.

L'effort tranchant dans l'me de la colonne peut tre important, plus particulirement

lorsqu'il n'y a qu'un assemblage d'un seul ct de la colonne ou encore lorsque l'ossature

n'est pas contrevente. A l'oppos, dans un assemblage cruciforme d'ossature

contrevente, les effets respectifs des deux poutres adjacentes se compensent totalement

ou partiellement. Ds lors, selon le type d'ossature, le cisaillement du panneau d'me de

la colonne pourra tre ou ne pas tre dterminant pour la rsistance de l'assemblage.

Les rgles ncessaires pour les vrifications dtailles voques plus haut sont fournies

dans l'Eurocode 3 tant pour les assemblages souds ou boulonns que pour les

assemblages par platine d'extrmit. Elles s'expliquent d'elles-mmes. Le cadre d'une

seule leon ne permet pas de les passer en revue dans le dtail, de mme d'ailleurs que

les rgles relatives aux raidisseurs et autres formes de renforcement (par exemple, les

doublures d'me) des assemblages.

5.1 Vrification des boulons en traction

Les procdures de dtermination de la rpartition des efforts dans un assemblage par

platine d'extrmit et comportant de multiples ranges de boulons tendus sont bien peu

explicites. Les commentaires ci-dessous ne dcrivent que les principes ; on trouvera

plus de dtails cet gard dans la leon 11.4.4.

L'effort qu'une range de boulons peut transmettre (sa rsistance potentielle) peut tre

conditionn par le plat travers, par la rsistance du boulon lui-mme ou par une

combinaison des deux. Lorsque le plat est mince (ce plat pouvant tre soit la semelle du

poteau, soit la platine), il se dforme par flexion. Si, au contraire, il est pais, le boulon

se rompt avant que le plat ne se soit plastifi. Dans le domaine intermdiaire, le

mcanisme de ruine implique la fois le boulon et le plat.

5.2 Concept de profil T quivalent

La flexion du plat est, par nature, un phnomne complexe et spatial. L'Eurocode 3 rend

celui-ci abordable en introduisant le concept de "profil T quivalent".

Des relations semi-empiriques fournissent la longueur de ce profil T, qui est suppos

correspondre au schma rel de charnires plastiques, dans le cas d'une range unique

de boulons tendus et dans celui de groupes de tels boulons pour lesquels les mcanismes

de ruine plastique interfrent. Ce profil en T est dpourvu de tous attributs (raidisseurs,

semelles de la poutre, autres complexits...) ; les effets de ceux-ci sont en effet pris en

compte lors du calcul de la longueur du profil T. Le profil en T flchit la manire d'un

corps deux dimensions, avec des charnires plastiques parallles l'me.

Les trois modes de ruine annoncs plus haut peuvent tre reprsents de manire

relativement simple (figure 5).

Le premier d'entre eux - indiqu Mode 1 - comporte une flexion double selon,

respectivement, l'axe des boulons et le bord du cong. Dans le Mode 2, on combine la

plastification des boulons avec une charnire plastique au bord du cong. Le Mode 3

survient par rupture des boulons. Les formules associes ces modes de ruine sont

fondes sur la statique lmentaire et l'analyse limite (thorie plastique simple) ; celle

qui fournit l'effort le plus faible est bien sr dterminante et la seule retenue pour la

suite.

On peut noter que la pleine rsistance du boulon n'est exploite que dans le Mode 3 ;

dans les autres modes de ruine, une partie de cette rsistance est mobilise pour rsister

aux efforts de levier. Au mieux, le Mode 1 ne sait exploiter qu'environ 70 % de la

rsistance du boulon en traction.

5.3 Multiples ranges de boulons tendus

Ce qui vient compliquer les choses, c'est le fait que les ranges de boulons sont

habituellement suffisamment proches les unes des autres pour interfrer dans la

rsistance disponible du plat en flexion. En consquence, une paire de ranges de

boulons ne mobilisera alors qu'un effort valant moins de deux fois celui qui pourrait

l'tre par une quelconque de ces ranges, et ainsi de suite.

L'Annexe JJ de l'Eurocode 3 donne la priorit aux ranges extrieures de boulons

tendus ; en vertu du plus grand bras de levier qu'elles offrent, elles sont en effet en

mesure de convertir plus efficacement leur rsistance en moment. Ceci est sans doute

plus facile comprendre si l'on explique les choses l'envers. La rsistance potentielle

de la range extrieure est calcule comme si les autres ranges de boulons n'existaient

pas. La seconde range est dote de la rsistance potentielle des ranges 1 et 2,

considres comme constituant un groupe, dduction faite de la rsistance de la seule

range 1 ou 2, selon celle qui est la plus grande. On poursuit ainsi de proche en proche,

en considrant ( tout le moins en principe) tous les groupements possibles. (Les

raidisseurs, s'ils existent, ont pour effet de limiter le nombre de ranges dont les

schmas de charnires plastiques peuvent se combiner).

Au terme de cette procdure, on obtient une srie de rsistances potentielles des

diverses ranges de boulons. Ces rsistances sont dites potentielles parce que

d'autres composantes de l'assemblage (et plus spcialement l'me du poteau) peuvent

limiter l'effort total transmissible. L'effort est dduit de la (des) range(s) la (les) plus

intrieure(s) si c'est le cas.

Finalement, le moment rsistant de l'assemblage est obtenu comme la somme ( Fti bi),

o Fti est l'effort dans une range de boulons et bi le bras de levier associ ; ce dernier

est mesur jusqu' la rsultante de compression, que l'on situe gnralement dans l'axe

de la semelle infrieure de la poutre.

5.4 Justification de la distribution plastique des efforts dans les boulons

Il importe de remarquer que le calcul ci-dessus se fonde sur une distribution

plastique des efforts dans les boulons ; celle-ci implique que les ranges de boulons

intrieures, aussi bien que les ranges extrieures, aient une capacit de rotation

suffisante pour permettre de dvelopper les schmas de ruine plastique. Dans les

assemblages comportant de multiples ranges de boulons, cette hypothse devient de

plus en plus caduque au fur et mesure que l'paisseur de la platine et celle de la

semelle du poteau augmentent et que, ds lors, ces deux plats sont de moins en moins

enclins plastifier.

Alternativement, on peut admettre une distribution triangulaire des efforts dans les

boulons. Cette procdure, plus traditionnelle, postule que l'effort dans une range de

boulons est proportionnel son bras de levier. Avec une telle rpartition, il n'y a plus de

restriction faire quant l'paisseur des plats mais, l'heure actuelle, on n'y a recours

que pour les assemblages rsistance complte.

Quand on doit considrer plus d'une combinaison d'actions, le calcul d'un assemblage

transmettant des moments de flexion doit recourir une procdure itrative. Au

laborieux calcul manuel, on prfrera l'usage d'un logiciel spcialis. C'est aussi le rle

des tables d'assemblages standards, qui fournissent les valeurs du moment rsistant en

fonction des sections utilises.

6. PORTIQUES A ENTRAIT RETROUSSE

Le portique entrait retrouss, faisant souvent l'objet d'une analyse plastique, est un

type de construction fort rpandu et trs conomique. Ds lors qu'il constitue

probablement le plus grand march pour le type d'assemblages dont traite la prsente

leon, il mrite une attention toute particulire.

Les assemblages par jarret et par platine d'extrmit sont universellement rencontrs

dans les portiques ; ils s'adaptent directement des angles de coupe autres que 90 . Il

est courant de donner au jarret d'angle une hauteur sensiblement gale celle de la

poutre et de lui faire renforcer la poutre sur une certaine longueur de celle-ci. Les

dimensions du jarret sont davantage conditionnes par le calcul du portique que par des

considrations touchant aux dtails constructifs. Le jarret de fate est en gnral de

dimensions plus rduites. Divers types de portiques sont reprsents la figure 6.

Avec le jarret d'angle dbordant, la question se pose de savoir si l'assemblage est

rsistance complte (relativement la section de la poutre de base) ou rsistance

partielle (relativement la section complte par le jarret). On y rpond habituellement

en considrant que le jarret est normalement suffisamment surdimensionn pour

forcer la rotule plastique se produire l'extrmit du jarret, et pour calculer ds lors

l'assemblage pour le moment de flexion maximum que cette situation (dtermine) peut

induire.

Dans le domaine d'utilisation courant des portiques entrait retrouss, un assemblage

d'angle peut tre conu comme un assemblage poutre-poteau 90 , l'effort de

compression tant gal la composante horizontale de l'effort dans la semelle du jarret.

L'effort axial de compression dans l'entrait ne sera en gnral pas ngligeable ; il peut

tre ajout l'effort dans la semelle infrieure et le moment de calcul est corrig pour

tenir compte de ce dcalage.

lexception des colonnes intrieures des ossatures multi-tages, l'effort tranchant dans le panneau d'me risque de dpasser la rsistance du poteau cet gard. (Le poteau

est trs vraisemblablement constitu d'une section en I plutt que d'une section en H).

On fait gnralement usage de raidisseurs ; la disposition de Morris, illustre la

figure 6a, est courante. Celle-ci prsente l'avantage de fonctionner la manire de

raidisseurs diagonaux tout en ne prsentant pas l'inconvnient de limiter les possibilits

d'accs aux boulons.

Des raidisseurs peuvent tre ajouts localement pour renforcer la semelle du poteau

entre les ranges infrieures de boulons. On peut bien sr imaginer d'adopter une

paisseur de platine qui permette de se dispenser de tels raidisseurs, mais ceux-ci sont

parfois aussi disposs sur la poutre pour amliorer la rsistance de l'me en traction.

7. CONCLUSION

Selon la mthode d'analyse globale utilise, les assemblages utiliss dans les structures continues doivent tre ou rigides ou rsistance complte.

Il est plus facile de rendre les assemblages souds rigides et/ou rsistance complte, que les assemblages boulonns, qui tendent tre des assemblages plus

labors et donc plus coteux. (Ceci est pour le concepteur un incitant concevoir

des structures semi-continues ou, si les circonstances l'autorisent, des structures

contreventes ou des structures de type rticul).

Rigide est un terme utiliser avec une grande circonspection. A cet gard, l'Eurocode 3 lui donne un sens prcis, traduisant une exigence quant au rapport

entre la rigidit la rotation de l'assemblage et celle de la poutre assemble. Cette

exigence est plus svre pour les ossatures non contreventes que pour les

ossatures contreventes.

Pour une analyse globale lastique, les assemblages peuvent, en principe, tre dmontrs rigides soit par calcul, soit par essai direct. En pratique, il s'agit

habituellement d'un jugement fond sur l'exprience.

La dtermination de la rsistance est toujours ncessaire, quelle que soit la mthode d'analyse globale. Pour une analyse globale plastique, les assemblages

doivent tre rsistance complte par rapport la poutre assemble.

Les rgles de calcul utiliser pour valuer la rsistance des assemblages souds et boulonns les plus courants sont donnes l'Annexe JJ de l'Eurocode 3.

Un assemblage peut tre compris comme une runion de composantes qui, ensemble, constituent les trajectoires qui permettront de transfrer un moment de

flexion et d'autres efforts ventuels. La rsistance de l'assemblage est conditionne

par la rsistance de la composante la plus faible ; la flexibilit de cet assemblage

(gale l'inverse de sa rigidit la rotation) s'obtient en sommant les flexibilits

de toutes les composantes.

Au moment de la rdaction de la prsente leon, l'Annexe J de l'Eurocode 3 tait en cours de rvision. On doit s'attendre ce que des modifications y aient t

introduites lorsque paratra la version dfinitive du document. Dans l'intervalle, il

n'est pas inutile d'analyser les spcifications correspondantes dans la version ENV

(c'est--dire provisoire) du document.

8. BIBLIOGRAPHIE

[1] Eurocode 3 : Calcul des structures en acier - Partie 1.1 : Rgles gnrales et

rgles pour les btiments, ENV 1993-1-1, CEN, 1993.

[2] Owens, G.W. and Cheal, B.D., Structural Steelwork Connections,

Butterworths, Oxford 1989.

TRADUCTION DES FIGURES

Rigide Semi-rigide

(a) Ossatures non contreventes (b) Ossatures contreventes

Figure 1 - Limites de classification recommandes pour les assemblages poutre-poteau, selon

l'Eurocode 3 [1]

(a) Platine d'extrmit dbordante (b) Platine d'extrmit dbordante

(c) Jarret (d) Sections en T avec boulons prserrs pour les semelles de la poutre

(e) Joint par couvre-joints f) Soud entirement

g) Hybride (semelles soudes, me boulonne) excuter sur chantier

h) Pied de poteau incorpor dans la fondation

(j) Pied de poteau avec platine non raidie (k) Pied de poteau avec platine raidie

Figure 2 - Types d'assemblages transmettant des moments de flexion

Zone Rf.

Tendue

a traction du boulon b flexion de la platine c flexion de la semelle du poteau

d traction dans l'me de la poutre e traction dans l'me du poteau

f soudure semelle/platine g soudure me/platine

Cisaille horizontalement h cisaillement du panneau d'me du poteau

Comprime

j compression de la semelle de la poutre k soudure semelle/platine

l compression de l'me du poteau m voilement de l'me du poteau

Cisaille verticalement

n soudure me/platine p cisaillement du boulon q pression diamtrale du boulon

Figure 3 - Composantes d'un assemblage rsistant des moments de flexion

(a) Raidisseurs horizontaux habituels (b) Disposition en K

(c) Raidissage la "Morris" (avec un raidisseur comprim) (d) Doublures d'me

Figure 4 - Possibilits de raidissage/renforcement

Plat mince/ boulons rsistants Plat pais / boulons peu rsistants

Mode 1 : Plastification complte du plat

Mode 2 : Rupture des boulons avec plastification de la semelle

Mode 3 : Rupture des boulons

Rsistance de calcul en traction

Figure 5 - Modes de ruine par les assemblages en T boulonns

(a) Assemblage traverse/montant (b) Assemblage de fatage

Figure 6 - Assemblages dans les portiques simples entrait retrouss

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Assemblages Charpente