Assemblages de continuité par platines d'extrémité - Partie 2

Projet SKILLS

Octobre 2013

ASSEMBLAGES DE CONTINUITÉ PAR PLATINES D’ABOUT - PARTIE 1

Démarche pour le calcul des assemblages boulonnés résistant à un moment :

moment résistant de l’assemblage,

rigidité de l’assemblage,

détails de calculs (soudures, boulons, raidisseurs, platine d'about).

Guide de bonnes pratiques pour les assemblages de continuité par platines d’extrémité.

3

OBJECTIFS DU MODULE

Introduction

Calcul du moment résistant

Calcul de l’effort tranchant résistant

Calcul des soudures

Raidisseurs

Calcul de la rigidité en rotation de l’assemblage

Guide de bonnes pratiques

Conclusion

4

CONTENU

INTRODUCTION

Types d’assemblages de continuité par platines d’extrémité dans les bâtiments à simple rez-de-chaussée

6

INTRODUCTION

4. Renfort de faîtage

5. Assemblage intermédiaire

1. Assemblage de jarret

2. Renfort de jarret

3. Assemblage de faîtage

Assemblage de jarret typique

7

INTRODUCTION

1. Renfort de jarret 2. Raidisseur comprimé 3. Platine d'about

8

INTRODUCTION

Assemblage de faîtage typique

1. Renfort fabriqué à partir du même profil

2. Raidisseur constitué d’un plat

Assemblage de faîtage alternatif

Approche générale de calcul selon l’EN 1993-1-8

L’assemblage est modélisé comme un assemblage de composants de base.

Les composants de base sont situés dans différentes zones de l’assemblage.

INTRODUCTION

Zone cisaillée Zone tendue

Zone comprimée 9

CALCUL DU MOMENT RÉSISTANT

Étapes de calcul

Calculer la résistance à la compression dans la zone comprimée Fc,Rd ;

Calculer de la résistance en cisaillement du panneau d’âme du poteau (zone cisaillée) Vwp,Rd ;

Déterminer la résistance potentielle des rangées de boulons dans la zone tendue Ft,Rd(r) ;

Calculer la résistance à la traction efficace de chaque rangée de boulons Ftr,Rd ;

Calculer le moment résistant de l’assemblage Mj,Rd.

11

CALCUL DU MOMENT RÉSISTANT - GÉNÉRALITÉS

La résistance de calcul à la traction efficace pour chaque rangée de boulons isolée peut être limitée par :

la résistance de calcul d’un groupe de boulons,

la rigidité de la semelle du poteau ou de la platine d'about qui peut empêcher une distribution plastique des forces de traction,

la résistance au cisaillement du panneau d’âme du poteau,

la résistance de la zone comprimée.

12

CALCUL DU MOMENT RÉSISTANT - GÉNÉRALITÉS

Résistance de calcul à la traction potentielle pour chaque rangée de boulons :

13

CALCUL DU MOMENT RÉSISTANT - ZONE TENDUE

Composant Symbole Paragraphe de l’EN 1993-1-8

Semelle de poteau fléchie Ft,fc,Rd 6.2.6.4 et Tableaux 6.2, 6.4 et 6.5

Âme de poteau tendue transversalement

Ft,wc,Rd 6.2.6.3

Platine d’about fléchie Ft,ep,Rd 6.2.6.5 et Tableaux 6.2 et 6.6

Âme de traverse tendue Ft,wb,Rd 6.2.6.8

)F;F;F;Fmin(F Rdwb,t,Rdt,ep,Rdwc,t,Rdfc,t,Rd(r)t,

EN 1993-1-8 § 6.2.7.2(6)

r = 1

r = 2 r = 3 r = 4

h4 h3

h2

h1

Partir de la rangée de boulons la plus éloignée du centre de compression (r = 1) ;

Ignorer la résistance de toutes les rangées de boulons les plus proches du centre de compression ;

Vérifier les rangées suivantes à la fois isolément et comme faisant partie d’un groupe en combinaison avec les rangées supérieures ;

14


Centre de compression

Lorsque la somme des résistances à la traction des rangées de boulons est supérieure à celle de n’importe quel composant comprimé ou cisaillé, les autres rangées de boulons ne sont pas prises en compte dans le calcul.

Groupes de rangées de boulons représentant les parties d’un poteau et d’une traverse avec une platine d'about.

15


Groupe 2 + 3

Groupe 2 + 3 + 4

Groupe 1 + 2

Groupe 1 + 2 + 3

Groupe 1 + 2 + 3 + 4

Détermination de la résistance à la traction potentielle de :

la platine d'about fléchie Ft,ep,Rd

la semelle du poteau fléchie Ft,fc,Rd

Les schémas des lignes de plastification réelles sont rapportées sur des tronçons en T équivalents.

Chaque schéma de ligne de plastification possible est décrit par une longueur de tronçon en T équivalent eff.

Le tronçon en T équivalent le plus court est pris égal à

(min eff).

La longueur efficace de tronçon en T équivalent est nécessaire pour calculer la résistance du tronçon en T.

16


EN 1993-1-8 § 6.2.4

Modes de ruine d’un tronçon en T équivalent

17


EN 1993-1-8 § 6.2.4 Tableau 6.2

Mode 1 Mode 2 Mode 3

La semelle du tronçon en T est le composant critique qui se plastifie en flexion en double courbure.

La semelle du tronçon en T se plastifie et les boulons atteignent la ruine pour la même charge.

Les boulons sont les composants critiques et la résistance est celle des boulons à la traction.

Longueur efficace de tronçon en T équivalent

18


Rangée de boulons prise isolément

Rangées de boulons considérée comme partie d’un groupe de rangées de boulons

Mode 1: leff,1 = leff,nc mais leff,1 ≤ leff,cp Σleff,1 = Σleff,nc mais Σleff,1 ≤ Σleff,cp

Mode 2: leff,2 = leff,nc Σleff,2 = Σleff,nc

Mécanisme circulaire leff,cp Mécanisme non circulaire leff,nc

Dimensions d’une semelle de tronçon en T équivalent

19


EN 1993-1-8 Figure 6.2

Détermination de la longueur efficace du tronçon en T équivalent d’une semelle de poteau fléchie non raidie Ft,fc,Rd

20


Emplacement de la rangée de boulons


Rangée de boulons considérée comme partie d’un groupe de

rangées de boulons

Mécanismes circulaires leff,cp

Mécanismes non circulaires leff,nc



Rangée de boulons intérieure

2πm

4m+1,25e 2p p

Rangée de boulons d’extrémité

Plus petite des deux valeurs : 2πm, πm+2e1

Plus petite des deux valeurs : 4m+1,25e, 2m+0,625e+e1

Plus petite des deux valeurs : πm+p, 2e1+p

Plus petite des deux valeurs : 2m+0,625e+0,5p, e1+0,5p

EN 1993-1-8 § 6.2.6.4 Tableau 6.4

Détermination des paramètres e1, p et w :

21


Pour une semelle de poteau non raidie :

Pour une semelle de poteau raidie :

EN 1

99

3-1

-8 §

3.5

Tab

leau

3.3

Minimum

Maximum

Structures réalisées en aciers conformes à :

L’EN 10025 (excepté ceux de l’EN 10025-5) L’EN 10025-5

Acier exposé Acier non exposé Acier utilisé sans protection aux intempéries ou autres influences corrosives

e1 1,2d0 4t + 40mm max(8t ; 125mm)

p 2,2d0 min(14t ; 200mm) min(14t ; 200mm) min(14tmin ; 175mm)

w 2,4d0 min(14t ; 200mm) min(14t ; 200mm) min(14tmin ; 175mm)

Pour une platine d'about débordante :

tmin = Min(tp ; tfc)

Détermination de la longueur efficace d’un tronçon en T équivalent d’une semelle de poteau fléchie raidie Ft,fc,Rd

22


EN 1993-1-8 § 6.2.6.4 Tableau 6.5



Rangée de boulons considérée comme partie d’un groupe de

rangées de boulons





Rangée de boulon adjacente à un raidisseur

2πm αm πm+p 0,5p+αm -(2m+0,625e)

Autre rangée

de boulons intérieure 2πm 4m+1,25e 2p p

Autre rangée de boulons d'extrémité


Plus petite des deux valeurs : 4m+1,25e, 2m+0,625e+e1

Plus petite des deux valeurs : πm+p, 2e1+p

Plus petite des deux valeurs : 2m+0,625e+0,5p, e1+0,5p

Rangée de boulons d’extrémité adjacente à un raidisseur


e1+αm -(2m+0,625e)

Sans rapport Sans rapport

23


em

m

1

em

m

2

2

EN 1993-1-8 Figure 6.11

Valeurs de α pour les semelles de poteau raidies et les platines d’about

23

Détermination de la longueur efficace d’un tronçon en T équivalent d’une platine d'about fléchie Ft,ep,Rd

24


EN 1993-1-8 § 6.2.6.5 Tableau 6.6


Rangée de boulons prise isolément Rangée de boulons considérée comme partie d'un groupe de

rangées de boulons





Rangée de boulons située sur la partie débordante de la platine d’about

Plus petite des valeurs : 2πmx, πmx+w, πmx+2e

Plus petite des valeurs : 4mx+1,25ex, e+2mx+0,625ex, 0,5bp, 0,5w+2mx+0,625ex

- -

Première rangée de boulons sous la semelle de poutre tendue

2πm αm πm+p 0,5p+αm-(2m+0,625e)

Autre rangée de boulons intérieure

2πm 4m+1,25e 2p p

Autre rangée de boulons d'extrémité

2πm 4m+1,25e πm+p 2m+0,625e+0,5p

Modélisation d’une platine d'about débordante sous forme de tronçons en T séparés


Pour la partie débordante de la platine d’about, utiliser ex et mx à la place de e et m pour déterminer la résistance de calcul de la semelle du tronçon en T équivalent.

EN 1993-1-8 Figure 6.10

25

26


EN 1993-1-8 § 6.2.4 Tableau 6.2

Mode 1

Mode 2

Mode 3

m

MF Rdpl,1,

RdT,1,

4

nm

FnMF

Rdt,Rdpl,2,

RdT,2,

2

Rdt,RdT,3, FF

Calcul de la résistance du tronçon en T pour les différents modes

M0y2feff,1Rdpl,1, 250 /ftl,M

M0y2feff,2Rdpl,2, 250 /ftl,M

tf : épaisseur de semelle d’un tronçon en T équivalent (tf = tfc ou tf = tp)

Ft,Rd : résistance de calcul en traction d’un boulon :

ΣFt,Rd : somme de Ft,Rd pour tous les boulons dans le tronçon en T,

coefficient partiel pour les boulons,

coefficient partiel pour la résistance des sections.

EN 1993-1-8 § 3.6.1 Tableau 3.4

m,en min 251

M2

subRdt,

9,0

AfF

25,1M2

00,1M0

Détermination de la résistance à la traction potentielle de :

la platine en flexion :

FT,1,Rd, FT,2,Rd, FT,3,Rd résistances de calcul du tronçon en T pour les différent modes de ruine, représentant la platine d'about en flexion.

La semelle du poteau en flexion :

FT,1,Rd, FT,2,Rd, FT,3,Rd résistances de calcul du tronçon en T pour les différent modes de ruine, représentant la semelle du poteau en flexion.

27


)F;F;Fmin(F RdT,3,RdT,2,RdT,1,Rdt,ep,

)F;F;Fmin(F RdT,3,RdT,2,RdT,1,Rdfc,t,

Résistance de l’âme d’un poteau tendue transversalement Ft,wc,Rd :

où :

ω est un coefficient réducteur prenant en compte l’interaction avec le cisaillement dans le panneau d’âme du poteau (EN1993-1-8 Tableau 6.3) en remplaçant la valeur de beff,c,wc par beff,t,wc. ;

beff,t,wc est la largeur efficace d’âme de poteau tendue ; pour une attache boulonnée, elle est égale à la longueur efficace du tronçon en T équivalent représentant la semelle de poteau ;

twc est l’épaisseur de l’âme du poteau ;


Note : Des raidisseurs ou des doublures d’âme peuvent être utilisés pour augmenter la résistance de l’âme du poteau.


M0

wcy,wcwct,eff,

Rdwc,t,

ftbF EN 1993-1-8 § 6.2.6.3

00,1M0

28

Détermination du coefficient réducteur ω pour l’interaction avec le cisaillement dans le panneau d’âme du poteau


EN 1993-1-8 Tableau 6.3

Paramètre de transformation β Coefficient réducteur ω

0 ≤ β ≤ 0,5 ω = 1

0,5 < β < 1 ω = ω1 + 2(1 – β)(1 - ω1)

β = 1 ω = ω1

1 < β < 2 ω = ω1 + (β –1)(ω2 - ω1)

β = 2 ω = ω2

Avc aire de cisaillement du poteau

β paramètre de transformation

beff,c,wc largeur efficace de l’âme du poteau comprimée

2vcwcwceff,c,

1311

1

)A/tb(, 2

vcwcwceff,c,

2251

1

)A/tb(,

EN 1993-1-8 § 6.2.6.1

EN 1993-1-8 § 5.3(7)

EN 1993-1-8 § 6.2.6.2(1)

Détermination du paramètre de transformation β

Pour une configuration d’assemblage unilatérale :

Détermination de l’aire de cisaillement du poteau Avc

Sections laminées en I ou en H, charge parallèle à l’âme :

Sections soudées en I, H ou en caisson, charge parallèle à l’âme :

Sections soudées en I, H ou en caisson, charge parallèle aux semelles :

η peut être pris égal à 1,0 en se plaçant en sécurité

hwc est la hauteur de l’âme du poteau


1

wcwcccwfcfcfccvc 22 th)rt(ttbAA

EN 1993-1-1

§ 6.2.6.1

EN 1993-1-8 § 5.3(9) ou Tableau 5.4

wcwcvc thA

wcwccvc thAA

Résistance de calcul d’une âme de poutre en traction Ft,wb,Rd :

où :

beff,t,wb est une largeur efficace de l’âme tendue de la poutre ; elle est égale à la longueur efficace du tronçon en T équivalent représentant la platine d'about en flexion pour une rangée isolée ou un groupe de boulons,

twb est l’épaisseur de l’âme de la poutre

coefficient partiel pour la résistance des sections transversales.

31


M0

wby,wbwbt,eff,

Rdwb,t,

ftbF EN 1993-1-8 § 6.2.6.8

00,1M0

32

CALCUL DU MOMENT RÉSISTANT - ZONE COMPRIMÉE

La résistance de calcul dans la zone comprimée peut être limitée par :

Composant Symbole Paragraphe de l’EN 1993-1-8

Âme du poteau en compression transversale

Fc,wc,Rd 6.2.6.2

Semelle de la poutre et âme en compression

Fc,fb,Rd 6.2.6.7

Renfort de jarret en compression Fc,hb,Rd 6.2.6.7/6.2.6.2

)F;F;Fmin(F Rdhb,c,Rdfb,c,Rdwc,c,Rdc,

EN 1993-1-8 § 6.2.7.2

La résistance en compression du renfort de jarret peut être considérée comme expliqué dans l’EN 1993-1-8 Tableau 6.1 (composant 20).

Résistance de l’âme de poteau en compression transversale Fc,wc,Rd

où :

ω est un coefficient réducteur prenant en compte l’interaction avec le cisaillement dans le panneau d’âme de poteau (EN 1993-1-8 Tableau 6.3),

kwc est un coefficient réducteur (EN 1993-1-8 § 6.2.6.2(2)),

ρ est un coefficient réducteur pour le voilement de plaque

(EN 1993-1-8 § 6.2.6.2(1)),

beff,c,wc est une largeur efficace de l’âme du poteau comprimée,

coefficient partiel pour la résistance des barres,


Note : Des raidisseurs ou des doublures d’âme peuvent être utilisés pour augmenter la résistance d’une semelle de poteau.


M1

wcy,wcwceff,c,wc

M0

wcy,wcwceff,c,wc

Rdwc,c,

ftbkftbkF

EN 1993-1-8 § 6.2.6.2

00,1M0

00,1M1


pfcpfbwceff,c, )(522 sstatb

EN 1993-1-8 § 6.2.6.2

ppp 2tcts

crs c2as

Largeur efficace de l’âme du poteau en compression beff,c,wc

Pour un assemblage de platine

d'about boulonnée :

où :

pour un poteau en I ou H laminé : pour un poteau soudé en I ou H :

34

Coefficient réducteur pour le voilement de plaque ρ

si ou si

est l’élancement de plaque :

Pour un poteau en I ou en H laminé :

Pour un poteau en I ou en H soudé :

hc est la hauteur de la section transversale du poteau,

tfc est l’épaisseur de la semelle du poteau,

rc est le rayon de raccordement de la section en I ou en H,

ac est l’épaisseur de gorge de la soudure âme semelle du poteau. 35


0,172,0p

EN 1993-1-8 § 6.2.6.2(1)

2p

pp

2,072,0

p2wc

wcy,wcwceff,c,p 932,0

Et

fdb

)(2 cfccwc rthd

)2(2 cfccwc athd

Coefficient réducteur kwc

ou

σcom,Ed est la contrainte de compression longitudinale maximale due à la force axiale et au moment dans l’âme du poteau (adjacent au congé de raccordement pour une section laminée et au pied du cordon pour une section soudée).

Généralement, le coefficient réducteur kwc est égal à 1,0 et aucune réduction n’est nécessaire. Il peut par conséquent être omis dans les calculs préliminaires lorsque la contrainte longitudinale est inconnue, et vérifié ultérieurement.

36


EN 1993-1-8 § 6.2.6.2(2)

17,0 wcwcy,Edcom, kfwcy,

Edcom,wcwcy,Edcom, 7,17,0

fkf

Résistance de la semelle et de l’âme de la poutre comprimée :

où :

Mc,Rd est le moment résistant de calcul de la section transversale de poutre, réduit si nécessaire pour tenir compte du cisaillement (EN 1993-1-1 § 6.2.5) ;

pour une poutre renforcée, comme un jarret, Mc,Rd peut être calculé en négligeant la semelle intermédiaire,

h est la hauteur de la section ; pour une traverse avec renfort de jarret, c’est la hauteur de la section composée,

tfb est l’épaisseur de la semelle de la poutre attachée ; pour une traverse avec renfort de jarret, c’est l’épaisseur de la semelle du renfort.

Si la hauteur de la poutre (incluant le renfort de jarret) dépasse 600 mm, la contribution de l’âme de la poutre à la résistance en compression doit être limitée à 20 %. Toutefois, si la résistance de la semelle est tfb bfb fy,fb alors :

37


)( fb

Rdc,Rdfb,c,

th

MF

EN 1993-1-8 § 6.2.6.7

8,0

fby,fbfb

Rdfb,c,

fbtF

Résistance d’une poutre (traverse) avec renfort comprimée Fc,hb,Rd

où :

Fc,wb,Rd est la résistance de calcul de l’âme de la poutre en compression transversale (selon l’EN 1993-1-1 § 6.2.6.2).

38


tan

FF Rdwb,c,

Rdhb,c,

EN 1993-1-8 § 6.2.6.7(3)

M1

wby,wbwbeff,c,wb

Rdwb,c,

ftbkF

Fc,hb,Rd

Fc,hb,Rd

Fc,wb,Rd

d

(°)

Largeur efficace de l’âme de la poutre comprimée beff,c,wb

Les autres paramètres de l’expression de Fc,wb,Rd : ω, kwb et ρ doivent être calculés comme les paramètres de Fc,wc,Rd en remplaçant les valeurs particulières relatives au poteau avec les propres valeurs de la poutre.

39


)rt(sin

tb bfb

fbwbeff,c, 5

Fc,wb,Rd

beff,c,wb

(°) tfb/sin

tfb

tfb

rb

40

CALCUL DU MOMENT RÉSISTANT - ZONE CISAILLÉE

Résistance d’un panneau d’âme de poteau en cisaillement Vwp,Rd

L’expression ci-dessus est valable à condition que l’élancement de l’âme du poteau satisfasse la condition :

où :

Avc est l’aire de cisaillement du poteau (EN 1993-1-1 § 6.2.6(3)),

d est la hauteur de l’âme du poteau,


Note : Des raidisseurs ou des doublures d’âme peuvent être utilisés pour augmenter la résistance de l’âme du poteau.

40

EN 1993-1-8 § 6.2.6.1

M0

vcwcy,

Rdwp,3

9,0

AfV

69w t/d

wcy,

235f

00,1M0

Ft1,Rd = min(Ft,Rd(1) ; Fc,Rd ; Vwp,Rd / β)

Ft2,Rd = min(Ft,Rd(2) : Fc,Rd - Ft1,Rd ; Vwp,Rd / β - Ft1,Rd)

Ft3,Rd = min(Ft,Rd(3) ; Ft,Rd(2+3) -Ft2,Rd ; Fc,Rd-Ft1,Rd-Ft2,Rd ; Vwp,Rd / β -Ft1,Rd -Ft2,Rd)

41

CALCUL DU MOMENT RÉSISTANT - ASSEMBLAGE

où : β est un paramètre de transformation ; pour une attache unilatérale β = 1,0

EN 1993-1-8 § 5.3(7) ou Tableau 5.4

Chaque valeur de Fti,Rd doit être > 0. Dans d’autres cas, quand Fti,Rd ≤ 0, la rangée de boulons i n’est pas active et sa résistance doit être ignorée.

h1 h2 h3

Ft1,Rd

Ft2,Rd Ft3,Rd

Distribution plastique des forces dans les rangées de boulons

Une distribution plastique des forces dans les rangées de boulons est autorisée si la résistance des rangées de boulons Ftr,Rd n’est pas supérieure à 1,9 Ft,Rd.

où :

Ft,Rd est la résistance de calcul à la traction des boulons.

Si Ftr,Rd > 1,9 Ft,Rd la limite est appliquée.

Cette limitation a pour effet d’imposer une distribution triangulaire des efforts dans les rangées de boulons.

42


EN 1993-1-8 § 6.2.7.2 (9)

EN 1993-1-8 § 3.6.1 Tableau 3.4

Réduction de la résistance en traction des rangées de boulons

où :

Ftx,Rd est la résistance de calcul en traction de la rangée la plus éloignée du centre de compression ayant une résistance de calcul en traction supérieure à 1,9Ft,Rd,

hx est le bras de levier, c’est-à-dire la distance du centre de compression à la rangée avec la résistance Ftx,Rd,

hr est le bras de levier de la rangée considérée par rapport au centre de compression.

43


x

rRdtx,Rdtr,

h

hFF

EN 1993-1-8 § 6.2.7.2 (9)

Distribution triangulaire des forces des rangées de boulons

Répartition triangulaire selon l’Annexe Nationale française

Conditions :

Hauteur d’assemblage supérieure à 600 mm,

Résistance en compression déterminante pour le calcul du moment résistant,

Résistance au cisaillement du panneau d’âme déterminante pour le moment résistant.


AN/EN 1993-1-8 § 6.2.7.2 (9)

Ft,RdFt(x+1),Rd hr /h(x+1)

et Ft,RdFtx,Rd hr /hx

Répartition des efforts de calcul

dans les rangées centrales

Rangée extérieure Rangée intérieure

Rangées centrales

Centre de compression

44

45

CALCUL DU MOMENT RÉSISTANT - ASSEMBLAGE

EN 1993-1-8 § 6.2.7.2 (1)

3Rdt3,2Rdt2,1Rdt1,Rdj, hFhFhFM

r

hFM rRdtr,Rdj,Moment résistant de l’assemblage

h1 h2 h3

Ft1,Rd

Ft2,Rd Ft3,Rd

CALCUL DE L’EFFORT TRANCHANT RÉSISTANT

47


Les boulons du bas de l’assemblage sont destinés à supporter le cisaillement vertical.

Les boulons doivent être vérifiés en cisaillement et en pression diamétrale.

47

),min( Rdb,Rdv,sEd FFnV EN 1993-1-8 § 6.2.2(2)

VEd

où:

ns est le nombre de boulons supportant le cisaillement vertical (il existe généralement des boulons dans les rangées les plus basses),

Fv,Rd est la résistance au cisaillement des boulons, Fb,Rd est la résistance à la pression diamétrale des

boulons (deux types de résistance à la pression diamétrale doivent être considérés : celle de la platine d'about et celle de la semelle du poteau).

ns

48


Résistance de calcul au cisaillement pour un boulon isolé Fv,Rd

lorsque le plan de cisaillement passe par la partie filetée du boulon :

- A est la section résistante du boulon As ,

- pour les classes 4.6, 5.6 et 8.8 => αv = 0,6,

- pour les classes 4.8, 5.8, 6.8 et 10.9 => αv = 0,5.

lorsque le cisaillement passe par la partie non filetée du boulon :

- A est l’aire de la section de tige lisse du boulon,

- αv = 0,6.

48

EN 1993-1-8 Tableau 3.4

M2

ubvRdv,

AfF

49


Résistance en pression diamétrale pour un boulon isolé Fb,Rd

où :

αb est la plus petite des valeurs de αd , fub /fu et 1,0,

fu est la résistance ultime à la traction du matériau, soit de la platine d'about, soit de la semelle du poteau,

fub est la résistance ultime à la traction du boulon,

t = tp lorsque la résistance en pression diamétrale de la platine d'about est considéré ou

t = tfc lorsque c’est la résistance en pression diamétrale de la semelle du poteau qui est prise en compte,

d est la diamètre du boulon,

coefficient partiel pour les boulons. 49

M2

ub1Rdb,

tdfkF EN 1993-1-8 Tableau 3.4

25,1M2

50


Détermination de αd

Dans la direction du transfert d’effort :

pour les boulons de rive :

pour les boulons intérieurs :

d0 est le diamètre du trou pour un boulon,

e1 est la pince longitudinale entre le centre d’un trou de fixation et le bord adjacent d’une pièce quelconque, mesurée dans la direction de l’effort transmis,

p1 est l’entraxe des fixations dans une rangée dans la direction du transfert d’effort.

50

EN 1993-1-8 Tableau 3.4

0

1d

3d

e

4

1

3 0

1d

d

p

51


Détermination de k1

Perpendiculairement à la direction du transfert d’effort :

- pour les boulons de rive :

- pour les boulons intérieurs :

d0 est le diamètre du trou pour un boulon,

e2 est la pince transversale entre le centre d’un trou de fixation et le bord adjacent d’une pièce quelconque, perpendiculairement à la direction de l’effort transmis,

p2 est la pince, mesurée perpendiculairement à la direction de la transmission des efforts, entre des rangées de fixations adjacentes. 51

EN 1993-1-8 Tableau 3.4

),;,d

p,;,

d

e,min(k 5271417182

0

2

0

21

),;,d

p,min(k 527141

0

21

CALCUL DES SOUDURES

53

CALCUL DES SOUDURES

Exigences pour le calcul des soudures

Il convient que le moment résistant de calcul de l’assemblage soit toujours limité par la résistance de calcul de ses autres composants de base et non par la résistance des soudures ;

Des soudures pleinement résistantes sont exigées pour les composants tendus ;

Si l’assemblage subit un moment fléchissant inversé (ou une action sismique), la soudure de la zone comprimée doit pouvoir résister à des efforts de traction ;

L’arrachement lamellaire doit être évité (des recommandations sur l’arrachement lamellaire sont données dans l’EN 1993-1-10).

53

EN 1993-1-8 § 6.2.3(4)

54

CALCUL DES SOUDURES

1. Soudure nominale (mais vérifiée en traction si le moment s’inverse)

2. Cordon de soudure continu

3. Soudure à pleine résistance

54

1

2

3

55

CALCUL DES SOUDURES

Soudures de semelle tendue

Les soudures entre la semelle tendue et la platine d’about doivent être pleinement résistantes.

La pratique courante est de calculer les soudures de la semelle tendue pour un effort qui soit au moins égal à :

- la résistance à la traction de la semelle qui est égale à bf tf fy,

- l’effort de traction total de la rangée de boulons supérieure pour une platine d'about débordante ou l’effort de traction total dans les deux rangées de boulons supérieures pour une platine non débordante.

55

56

CALCUL DES SOUDURES

Soudures de semelle comprimée

Lorsque la semelle comprimée possède une extrémité sciée, un contact parfait peut être supposé entre la semelle et la platine d’about et des soudures d’angle nominales peuvent suffire (épaisseur de gorge recommandée :

a = 4 à 6 mm pour tfb ≤ 12 mm ou a = 6 à 8 mm pour tfb > 12 mm).

Si un contact parfait ne peut être assuré, alors la soudure doit être calculée pour pouvoir supporter la totalité de l’effort de compression.

Dans le cas de forces de soulèvement ou d’efforts sismiques, les soudures doivent être vérifiées pour être capable de supporter des actions de ce type.

56

Soudures d’âme – Zone tendue

Des soudures pleinement résistantes sont recommandées.

Les soudures pleinement résistantes de la zone d’âme tendue doivent être prolongées sous la rangée résistant en traction d’une distance de 1,73g/2, où g est l’écartement (entraxes) des boulons.

57

CALCUL DES SOUDURES

57

Zone cisaillée

Zone tendue

Ceci permet une diffusion efficace à 60° de la rangée de boulons jusqu’à la platine d’about.

58

CALCUL DES SOUDURES

Soudures d’âme – Zone cisaillée

Résistance des soudures de l’âme de la poutre pour les efforts de cisaillement vertical :

où :

a est la gorge utile de la soudure d’angle,

fvw,d est la résistance de calcul au cisaillement de la soudure :

Lws est la longueur verticale des cordons de la zone cisaillée (le reste de l’âme n’est pas identifié comme zone de traction),

fu est la résistance ultime nominale à la traction de la pièce assemblée la plus faible,

βw est le facteur de corrélation approprié du Tableau 4.1. 58

EN 1993-1-8 § 4.5.3.3(3)

wsvw,dsw 2 LfaP

M2

uvw.d

3/

w

ff

Facteur de corrélation βw pour les cordons d’angle

CALCUL DES SOUDURES

EN 1993-1-8 Tableau 4.1

59

Norme et nuance d’acier Facteur de corrélation βw EN 10025 EN 10210 EN 10219

S 235 S 235 W S 235 H S 235 H 0,8

S 275 S 275 N/NL S 275 M/ML

S 275 H S 275 NH/NLH

S 275 H S 275 NH/NLH S 275 MH/MLH

0,85

S 355 S 355 N/NL S 355 M/ML

S 355 W

S 355 H S 355 NH/NLH

S 355 H S 355 NH/NLH S 355 MH/MLH

0,9

S 420 N/NL S 420 M/ML S 420 MH/MLH 1,0

S 460 N/NL S 460 M/ML

S 460 Q/QL/QL1 S 460 NH/NLH S 460 NH/NLH

S 460 MH/MLH 1,0

RAIDISSEURS

Différents types de raidisseurs

1. Raidisseur comprimé

2. Raidisseur de semelle de poteau

3. Chapeau en tête de poteau

4. Raidisseur de cisaillement

5. Doublure d’âme

6. Raidisseur de platine d'about

7. Contreplaque

1 1

2

3

4

5

6

61

RAIDISSEURS

61

62

RAIDISSEURS

62

Type de raidisseur Effet Commentaires

Raidisseur de compression

Augmente la rigidité et la résistance en compression

Exigé généralement dans les assemblages de portiques

Raidisseur de semelle dans la zone tendue

Augmente la résistance à la flexion de la semelle du poteau

Raidisseur de cisaillement diagonal

Améliore la résistance du panneau d’âme du poteau et renforce aussi la semelle tendue

Une solution courante – Les assemblages selon l’axe faible peuvent être plus compliqués

Doublure d’âme Augmente la rigidité et la résistance de l’âme en cisaillement et en compression

Les assemblages selon l’axe faible sont simplifiés. Cette solution demande plus de soudure

63

RAIDISSEURS

63

Type de raidisseur Effet Commentaires

Raidisseur de platine d'about

Augmente la résistance à la flexion de la platine d'about

A éviter – une platine d'about plus épaisse est préférable.

Chapeau en tête de poteau

Augmente la résistance à la flexion de la semelle et la résistance à la compression (dans le cas du moment inversé)

Mis en place habituellement sur le poteau, aligné avec la semelle supérieure de la traverse.

Contreplaque de semelle

Augmente la résistance à la flexion de la semelle du poteau

Efficace seulement pour améliorer le comportement du mode 1.

CALCUL DE LA RIGIDITÉ EN ROTATION DE L’ASSEMBLAGE

Loi moment-rotation pour un assemblage.

1 – Limite pour Sj

CALCUL DE LA RIGIDITÉ EN ROTATION - GÉNÉRALITÉS

EN 1993-1-8 Figure 6.1

66


Les limites de classification dépendent :

de la rigidité en rotation initiale Sj,ini ;

du moment d’inertie de la poutre Ib et du poteau Ic ;

de la portée de la poutre Lb et la hauteur d’étage d’un poteau Lc ;

du facteur kb qui dépend de la rigidité du portique.

où :

kb = 8 pour les ossatures où le système de contreventement réduit le déplacement horizontal d’au moins 80 %,

kb = 25 pour les autres ossatures, à condition qu’à chaque

niveau Kb/Kc ≥ 0,1 avec : et :

66

b

bb

L

EIK

EN 1993-1-8 § 5.2.2.5

c

cc

L

EIK

Classification de l’assemblage par rigidité :

Zone 1 : rigide si

Zone 2 : semi-rigide si

Zone 3 : nominalement articulé si

67


bbbinij, /LEIkS

bbinij, L/5,0 EIS

EN 1993-1-8 Figure 5.4

bbbinij,bb //5,0 LEIkSLEI

68

CALCUL DE LA RIGIDITÉ EN ROTATION – RIGIDITÉ INITIALE

Rigidité en rotation initiale

où :

E est le module d’élasticité,

z est le bras de levier,

ki est le coefficient de rigidité pour le composant de base

d’assemblage i.

68

i i

2

inij, 1

k

EzS

EN 1993-1-8 § 6.3.1(4)

EN 1993-1-8 § 6.2.7

69

CALCUL DE LA RIGIDITÉ EN ROTATION – COMPOSANTS DE BASE

Coefficients de rigidité pour les composants de base

Les coefficients de rigidité pour les composants de l’attache sont fournis dans l’EN 1993-1-8 Tableau 6.11.

69

EN 1993-1-8 Tableau 6.11

Coefficient de rigidité Composant de l’attache

k1 Panneau d’âme de poteau en cisaillement

k2 Âme de poteau comprimée

k3 Âme de poteau tendue

k4 Semelle du poteau fléchie

k5 Platine d'about fléchie

k10 Boulon tendu


Panneau d’âme de poteau en cisaillement non raidi :

Panneau d’âme de poteau en cisaillement raidi (par un raidisseur de cisaillement) :

où :

z est le bras de levier,

β est le paramètre de transformation,

(dans le cas d’une attache unilatérale β = 1).

z

A,k vc

3801

EN 1993-1-8 § 6.3.2

1k

EN 1993-1-8 § 5.3(7)

70


Panneau d’âme de poteau comprimée non raidie :

Panneau d’âme de poteau comprimée raidie (par des raidisseurs horizontaux ) :

où :

beff,c,wc est la largeur efficace,

twc est l’épaisseur de l’âme du poteau,

dc est la hauteur libre de l’âme du poteau.

c

wcwceff,c,2

70

d

tb,k

2k EN 1993-1-8 § 6.2.6.2

EN 1993-1-8 § 6.3.2

71


Âme de poteau tendue raidie ou non raidie :

beff,t,wc est la largeur efficace de l’âme du poteau tendue (pour une seule rangée de boulons) ; elle est prise égale à la plus petite des longueurs efficaces leff (isolément ou faisant partie d’un groupe de boulons) donnée pour cette rangée de boulons dans : l’EN 1993-1-8 § 6.2.6.3 Tableau 6.4 pour une

semelle de poteau non raidie, l’EN 1993-1-8 § 6.2.6.3 Tableau 6.5 pour une

semelle de poteau raidie, twc est l’épaisseur de l’âme du poteau,

dc est la hauteur libre de l’âme du poteau.

c

wcwct,eff,3

70

d

tb,k EN 1993-1-8 § 6.3.2

72


Semelle du poteau fléchie (pour une rangée de boulons en traction) :

leff est la plus petite des longueurs efficaces leff (isolément ou

comme partie d’un groupe de boulons) donnée pour cette rangée de boulons dans : l’EN 1993-1-8 § 6.2.6.3 Tableau 6.4 pour une semelle

de poteau non raidie, l’EN 1993-1-8 § 6.2.6.3 Tableau 6.5 pour une semelle

de poteau raidie, tfc est l’épaisseur de la semelle du poteau,

m est défini dans l’EN 1993-1-8 § 6.2.6.4 Figure 6.8.

3

3fceff

4

90

m

tl,k EN 1993-1-8 § 6.3.2

73


Platine d'about fléchie (pour une seule rangée de boulons tendus) :

leff est la plus petite des longueurs efficaces leff (isolément ou

comme partie d’un groupe de boulons) donnée pour cette rangée de boulons dans l’EN 1993-1-8 § 6.2.6.5 Tableau 6.6

tp est l’épaisseur de la platine d'about, m est défini dans l’EN 1993-1-8 § 6.2.6.5, Figures 6.10 et 6.11.

3

3peff

5

90

m

tl,k EN 1993-1-8 § 6.3.2

74


Boulons tendus (pour une seule rangée de boulons tendus) :

As est l’aire résistance du boulon,

Lb est la longueur du boulon soumise à l’allongement, prise égale à la longueur de serrage (épaisseur totale des plaques et des rondelles), plus la moitié de la somme de la hauteur de la tête de boulon et de la hauteur de l’écrou.

EN 1993-1-8 Tableau 3.4

b

s10

6,1

L

Ak EN 1993-1-8 § 6.3.2

75

Modèle ressort pour des assemblages par platine d'about comportant des rangées de boulons multiples

76

CALCUL DE LA RIGIDITÉ EN ROTATION – MÉTHODE GÉNÉRALE

76 EN 1993-1-8 § 6.3.3

77


Rigidité en rotation initiale

keq est le coefficient de rigidité équivalent,

hr est la distance entre la rangée de boulon r et le centre de compression,

keff,r est le coefficient de rigidité efficace pour la rangée de boulon r prenant en compte les coefficients de rigidité ki pour les composants de base,

zeq est le bras de levier équivalent.

77

EN 1993-1-8 § 6.3.3

eq21

2

inij, 111

kkk

EzS

eq

rreff,

eqz

hk

k r

i ri,

reff, 11

k

k

r

r

hk

hk

zrreff,

2rreff,

eq

78


Dans le cas d’un assemblage par platine d’about avec jarret, keq doit être basé sur (et remplacer) les coefficients de rigidité ki pour :

l’âme du poteau tendue (k3),

la semelle du poteau fléchie (k4),

la platine d'about fléchie (k5),

les boulons tendus (k10).

78

EN 1993-1-8 § 6.3.3.1(4)

79


Dans le cas d’un assemblage de faîtage avec platine d'about, keq doit être basé sur (et remplacer) les coefficients de rigidité ki pour :

La platine d'about fléchie (k5),

Les boulons tendus (k10).

79

EN 1993-1-8 § 6.3.3.1(4)

GUIDE DE BONNES PRATIQUES

81

GUIDE DE BONNES PRATIQUES – RENFORT DE JARRET

Un élément additionnel découpé en triangle et soudé sous la traverse à la jonction avec le poteau ;

La longueur de découpe – de l’ordre de 10 % de la portée (jusqu’à 15 % de la portée pour les calculs élastiques les plus efficaces) ;

Il est généralement découpé à partir de la même section que la traverse, ou dans un profil plus haut ou plus lourd ou encore fabriqué à partir de plats ;

Fabrication de renforts de jarrets par découpage :

81

82

GUIDE DE BONNES PRATIQUES – PLATINE D’ABOUT

Fabriquée généralement à partir d’un acier S275 ou S235 ;

Pour les boulons de classe 8.8 et un acier S275, l’épaisseur de la platine d’about doit être approximativement égale au diamètre des boulons ;

Elle doit être plus large que la section de la traverse pour autoriser un soudage autour des semelles et elle doit dépasser sur et sous la section du jarret pour permettre la réalisation des cordons d’angle ;

82

≥ tp

tp

Dans la zone comprimée, elle doit aller au-delà du cordon d’angle (à une distance ≥ tp), pour maximiser une longueur d’appui rigide dans la vérification du poteau en compression :

83

GUIDE DE BONNES PRATIQUES - RAIDISSEURS

On place généralement un raidisseur comprimé mais on doit, si possible, éviter d’utiliser d’autres raidisseurs ;

Des raidisseurs de semelle de poteau sont utilisés pour augmenter la résistance de l’assemblage ;

Augmenter la résistance peut aussi être réalisé en :

disposant un plus grand nombre de rangées de boulons,

augmentant la hauteur du renfort de jarret,

augmentant la taille de la section du poteau,

faisant déborder la platine d’about au-dessus du sommet de la traverse.

83

84

GUIDE DE BONNES PRATIQUES – PLATINE DÉBORDANTE

Exemple d’assemblage avec platine d'about débordante :

1. Poteau rallongé – peut nécessiter une coupe biaise

2. Raidisseur de platine – à éviter

84

1 2

85

GUIDE DE BONNES PRATIQUES - BOULONS

Généralement M20 ou M24, de classe 8.8 ou 10.9 ;

Filetés sur toute la longueur (les mêmes boulons peuvent ainsi être utilisés dans tout le bâtiment) ;

Ils sont généralement placés avec un entraxe de 90 ou 100 mm ;

Le pas vertical est généralement de 70 à 90 mm ;

Des boulons précontraints ne sont pas exigés dans les assemblages de portiques, mais dans le cas de charges cycliques (fatigue), il est préférable d’en utiliser. L’utilisation de boulons précontraints est obligatoire dans le cas d’une conception sismique dissipative (DCM/DCH/DCL+) selon l’Eurocode 8.

85

86

GUIDE DE BONNES PRATIQUES - SOUDURES

Soudure semelle tendue-platine :

Soudure âme-platine :

où : af est l’épaisseur de gorge de la soudure de la semelle tendue,

aw est l’épaisseur de gorge de la soudure de l’âme,

βw est le facteur de corrélation,

fy est la limite d’élasticité de la section de la traverse,

fu est la résistance ultime nominale de la partie la plus faible de l’assemblage,

86

2u

M2w

M0

y

fbff

fta

2u

M2w

M0

y

wbwf

fta

EN 1993-1-8 Tableau 4.1

0,10M 25,12M

CONCLUSION

Les assemblages par platines d'about boulonnées résistant à un moment dans les bâtiments en acier à simple-rez-de-chaussée ont été discutés.

La méthode de calcul pour les assemblages de continuité par platines d’extrémité avec jarrets été présentée.

Pour les assemblages de faîtage (et intermédiaires), on peut appliquer la même procédure que pour les assemblages de jarret en supprimant le poteau dans les composants de base et en notant que la zone tendue se situe en partie inférieure et la zone comprimée dans la partie supérieure de l’assemblage.

Des guides de bonne pratique pour une conception efficace de ce type d’assemblage ont été présentés.

88

CONCLUSION

RÉFÉRENCES

EN 1993-1-1 – Eurocode 3 : Calcul des structures en acier Partie 1-1: Règles générales et règles pour les bâtiments.

EN 1993-1-8 – Eurocode 3 : Calcul des structures en acier Partie 1-8 : Calcul des assemblages.

ArcelorMittal, Manuels de conception « Bâtiments en acier en Europe »

http://www.arcelormittal.com/sections/fr/bibliotheque/rapports-de-recherche-sur-lacier/guide-de-bonne-pratique.html.

AccessSteel, NCCI « Design of portal frame eaves connections » SN041a-EN-EU.

The Steel Construction Institute and The British Constructional Steelwork Association Ltd. « Joints in Steel Construction – Moment Connections », P207/95.

90

RÉFÉRENCES

http://www.arcelormittal.com/sections/fr/bibliotheque/rapports-de-recherche-sur-lacier/guide-de-bonne-pratique.html























Les modules de formation SKILLS ont été développés par un consortium d’organisations dont les logos apparaissent au bas de cette diapositive. Le matériel est placé sous une licence créative commune

Le projet a été financé avec le support de la Commission Européenne. Ce module reflète seulement l’opinion de ses

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Documents

Assemblages de continuité par platines d'extrémité - Partie 2