SKILLS M02F - Assemblages de continuite par platines d_about - Partie 1.pdf

Projet SKILLS

ASSEMBLAGES DE CONTINUITÉ PAR PLATINES D’ABOUT - PARTIE 1

OBJECTIFS DU MODULE 

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

CONTENU 

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

INTRODUCTION

INTRODUCTION 

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

Assemblage de jarret 2. Renfort de jarret 3. Assemblage de faîtage

Renfort de faîtage 5. Assemblage intermédiaire

1.

4.

6

INTRODUCTION 

Assemblage de jarret typique

1. 2. 3.

Renfort de jarret Raidisseur comprimé Platine d'about 7

INTRODUCTION 

Assemblage de faîtage typique



Assemblage de faîtage alternatif

Renfort fabriqué à partir du même profil 2. Raidisseur constitué d’un plat 1.

8

INTRODUCTION 

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 .

Zone cisaillée

Zone tendue

Zone comprimée 9

CALCUL DU MOMENT RÉSISTANT

CALCUL DU MOMENT RÉSISTANT - GÉNÉRALITÉS 

Étapes de calcul 

Calculer la résistance à la compression dans la zone comprimée F c,Rd ;



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



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



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



Calculer le moment résistant de l’assemblage M j,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 - ZONE TENDUE 

Résistance de calcul à la traction potentielle pour chaque rangée de boulons : F t,Rd(r)  min( F t, fc,Rd ; F t,wc,Rd ; F t,ep,Rd ; F t,wb,Rd ) EN 1993-1-8 § 6.2.7.2(6)

Composant

Symbole Paragraphe de l’EN 1993-1-8

Semelle de poteau fléchie

F t,fc,Rd

Âme de poteau tendue transversalement

F t,wc,Rd

6.2.6.4 et Tableaux 6.2, 6.4 et 6.5 6.2.6.3

Platine d’about fléchie

F t,ep,Rd

6.2.6.5 et Tableaux 6.2 et 6.6

Âme de traverse tendue

F t,wb,Rd

6.2.6.8

13








r=1

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 ;

r=2 r=3 r=4 h1

h2

h3 h 4

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. 14


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

Groupe 1 + 2 Groupe 1 + 2 + 3

Groupe 2 + 3 Groupe 2 + 3 + 4

Groupe 1 + 2 + 3 + 4

15


Détermination de la résistance à la traction potentielle de :  la platine d'about fléchie F t,ep,Rd EN 1993-1-8 § 6.2.4  la semelle du poteau fléchie F t,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


Modes de ruine d’un tronçon en T équivalent EN 1993-1-8 § 6.2.4 Tableau 6.2

Mode 1 La semelle du tronçon en T est le composant critique qui se plastifie en flexion en double courbure.

Mode 2 La semelle du tronçon en T se plastifie et les boulons atteignent la ruine pour la même charge. 17

Mode 3 Les boulons sont les composants critiques et la résistance est celle des boulons à la traction.


Longueur efficace de tronçon en T équivalent

Mécanisme circulaire l eff,cp

Mécanisme non circulaire l eff,nc

Rangée de boulons prise isolément

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

Mode 1:

l eff,1 = l eff,nc mais l eff,1 ≤ l eff,cp

Σl eff,1 = Σl eff,nc mais Σl eff,1 ≤ Σl eff,cp

Mode 2:

l eff,2 = l eff,nc

Σl eff,2 = Σl eff,nc 18


Dimensions d’une semelle de tronçon en T équivalent EN 1993-1-8 Figure 6.2

19


Détermination de la longueur efficace du tronçon en T équivalent d’une semelle de poteau fléchie non raidie F t,fc,Rd EN 1993-1-8 § 6.2.6.4 Tableau 6.4

Emplacement de la rangée de boulons Rangée de boulons intérieure Rangée de boulons d’extrémité

Rangée de boulons considérée

Rangée de boulons prise isolément Mécanismes circulaires l eff,cp 2πm

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

comme partie d’un groupe de

rangées de boulons

Mécanismes non Mécanismes circulaires l eff,nc circulaires l eff,cp

Mécanismes non circulaires l eff,nc

4m+1,25e

2 p

p

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+0,5 p, e1+0,5 p

20


Détermination des paramètres e1, p et w :

Pour une semelle de poteau non raidie :

Pour une semelle de poteau raidie :

Pour une platine d'about débordante :

t min = Min(t p ; t fc)

Maximum Structures réalisées en aciers conformes à : Minimum

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

Acier exposé

Acier non exposé

aux intempéries ou autres influences corrosives

L’EN 10025-5

Acier utilisé sans protection

e1

1,2d 0

4t + 40mm

max(8t ; 125mm)

p

2,2d 0

min(14t ; 200mm)

min(14 t ; 200mm)

min(14 t min ; 175mm)

w

2,4d

min(14t ; 200mm)

21 min(14 t 200mm)

min(14 t ; 175mm)

3 . 3 u a e l b a T 5 . 3 §

8 1 3 9 9 1

N


Détermination de la longueur efficace d’un tronçon en T équivalent d’une semelle de poteau fléchie raidie F t,fc,Rd EN 1993-1-8 § 6.2.6.4 Tableau 6.5

Emplacement de la rangée de boulons

Rangée de boulons considérée


comme partie d’un groupe de

rangées de boulons

Mécanismes circulaires l eff,cp

Mécanismes non Mécanismes circulaires l eff,nc circulaires l eff,cp

Rangée de boulon adjacente à un raidisseur

2πm

αm

πm+ p

0,5 p+αm -(2m+0,625e)

Autre rangée de boulons intérieure

2πm

4m+1,25e

2 p

p

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+0,5 p, e1+0,5 p

e1+αm -(2m+0,625e)

Sans rapport

Sans rapport

Autre rangée de boulons Plus petite des deux valeurs : d'extrémité 2πm, πm+2e1

de boulons Plus petite des d’extrémité adjacente à deux valeurs : 2πm, un raidisseur


Rangée

22


Valeurs de α pour les semelles de poteau raidies et les platines d’about EN 1993-1-8 Figure 6.11

 1 

m me

 2 

m2 me

23


Détermination de la longueur efficace d’un tronçon en T équivalent d’une platine d'about fléchie F t,ep,Rd EN 1993-1-8 § 6.2.6.5 Tableau 6.6

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

Première rangée de boulons sous la semelle de poutre tendue Autre rangée de boulons intérieure Autre rangée de


Rangée de boulons considérée comme partie d'un groupe de rangées de boulons





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

-

-

2πm

αm

πm+ p

0,5 p+αm(2m+0,625e)

2πm

4m+1,25e

2 p

p

2πm

4m+1,25 24 e

πm+ p

2m+0,625e+0,5 p


Modélisation d’une platine d'about débordante sous forme de

tronçons en T séparés

EN 1993-1-8 Figure 6.10

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.

25


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

Mode 1

Mode 2 Mode 3

F T,1,Rd  F T,2,Rd 

EN 1993-1-8 § 6.2.4 Tableau 6.2

4 Mpl,1,Rd

Mpl,1,Rd  0 ,25  l eff,1 t f 2 f y /  M0

m

2 Mpl,2,Rd  n F t,Rd mn

Mpl,2,Rd  0 ,25  l eff,2 t f 2 f y /  M0 n  emin  1 ,25 m

F T,3,Rd  F t,Rd

t f : épaisseur de semelle d’un tronçon en T équivalent (t f = t fc ou t f = t p) F t,Rd : résistance de calcul en traction d’un boulon : F  0,9 f ub As t,Rd  M2 EN 1993-1-8 § 3.6.1 Tableau 3.4 ΣF t,Rd : somme de F t,Rd pour tous les boulons dans le tronçon en T,

 M2  1,25 coefficient partiel pour les boulons,  M0  1,00 coefficient partiel pour la résistance des sections. 26

CALCUL DU MOMENT RÉSISTANT - ZONE TENDUE Détermination de la résistance à la traction potentielle de :





la platine en flexion : F t,ep,Rd  min( F T,1,Rd ; F T,2,Rd ; F T,3,Rd ) F T,1,Rd, F T,2,Rd, F T,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 : F t,fc,Rd  min( F T,1,Rd ; F T,2,Rd ; F T,3,Rd ) F T,1,Rd, F T,2,Rd, F T,3,Rd résistances de calcul du tronçon en T

pour les différent modes de ruine, représentant la semelle du poteau en flexion. 27


Résistance de l’âme d’un poteau tendue transversalement F t,wc,Rd :  beff, t,wc t wc f y,wc

où :

F t,wc,Rd 

 M0

EN 1993-1-8 § 6.2.6.3

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 ; est l’épaisseur de l’âme du poteau ; t wc  M0  1,00 coefficient partiel pour la résistance des sections. ω

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

 1  Avc

β b

1 1  1 ,3( beff,c, wc t wc / Avc )

2

 2 

1 1  5 ,2( beff,c, wc t wc / Avc )

2

EN 1993-1-8 § 6.2.6.1 EN 1993-1-8 § 5.3(7) largeur efficace de l’âme du poteau comprimée EN 1993-1-8 § 6.2.6.2(1)

aire de cisaillement du poteau paramètre de transformation

CALCUL DU MOMENT RÉSISTANT - ZONE TENDUE Détermination du paramètre de transformation β



Pour une configuration d’assemblage unilatérale :   1 EN 1993-1-8 § 5.3(9) ou Tableau 5.4

Détermination de l’aire de cisaillement du poteau Avc EN 1993-1-1



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

§ 6.2.6.1

Avc  Ac  2bfc t fc  t fc ( t w c  2r c )   hwc t wc

Sections soudées en I, H ou en caisson, charge parallèle à l’âme : Avc    hwc t wc

Sections soudées en I, H ou en caisson, charge parallèle aux Avc  Ac   hwc t wc semelles : η

h

peut être pris égal à 1,0 en se plaçant en sécurité la hauteur de l’âme du poteau


Résistance de calcul d’une âme de poutre en traction F t,wb,Rd : F t,wb,Rd 

beff, t,wb t wb f y,wb

EN 1993-1-8 § 6.2.6.8

 M0

où : 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, t wb est l’épaisseur de l’âme de la poutre  M0  1,00 coefficient partiel pour la résistance des sections transversales. beff,t,wb

31

CALCUL DU MOMENT RÉSISTANT - ZONE COMPRIMÉE 

La résistance de calcul dans la zone comprimée peut être limitée par : F c,Rd  min( F c,wc,Rd ; F c,fb,Rd ; F c,hb,Rd ) EN 1993-1-8 § 6.2.7.2

Composant

Symbole

Âme du poteau en compression transversale Semelle de la poutre et âme en compression Renfort de jarret en compression

F c,wc,Rd

Paragraphe de l’EN 1993-1-8 6.2.6.2

F c,fb,Rd

6.2.6.7

F c,hb,Rd

6.2.6.7/6.2.6.2

La résistance en compression du renfort de jarret peut être considérée comme expliqué dans l’EN 1993-1-8 Tableau 6.1 (composant 20). 32


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

où : ω

F c,wc,Rd



 k wc

beff,c, wc t wc f y,wc  M0



 k wc  beff,c, wc

t wc f y,wc

 M1

EN 1993-1-8 § 6.2.6.2 est un coefficient réducteur prenant en compte l’interaction avec le cisaillement dans le panneau d’âme de poteau (EN 1993-18 Tableau Tableau 6.3 6.3), ),

coefficient réducteur (EN 1993-1-8 § 6.2.6.2(2)), k wc est un coefficient 6.2.6.2(2) ), ρ

est un coefficient coefficient réducteur pour le voilement de plaque (EN 1993-1-8 § 6.2.6.2(1)), 6.2.6.2(1) ),

la rgeur efficace efficace de l’âme du poteau comprimée, beff,c,wc est une largeur  M1  1,00 coefficient coefficient partiel pour la résistance des barres, coefficient partiel pour la résistance des sections. sec tions.  M0  1,00 coefficient Note : Des raidisseurs raidisseurs ou des doublures d’âme peuvent être utilisés pour augmenter la résistance d’une semelle de poteau.


Largeur efficace de l’âme du poteau en compression beff,c,wc EN 1993-1-8 § 6.2.6.2

Pour un assemblage de platine d'about boulonnée : beff,c, wc  t fb  2 2ap  5(t fc  s)  sp

où : sp  t p  c  2t p pour un poteau en I ou H laminé : s  r c

pour un poteau soudé en I ou H : s  2ac

34

CALCUL DU MOMENT RÉSISTANT - ZONE COMPRIMÉE Coefficient réducteur réducteur pour le voilement de plaque ρ



si  p  0,72    1,0

ou si  p  0,72   

 p est l’élancement de plaque :  p

932  0,932

 p  0,2

EN 1993-1-8 § 6.2.6.2(1)

2

 p beff,c, wcd wc f y,wc 2 Et wc



Pour un poteau en I ou en H laminé : d wc  hc  2(t fc  r c )



Pour un poteau en I ou en H soudé : d wc  hc  2(t fc  2ac )

hc t fc r c ac

est la hauteur de la section transv t ransversale ersale du poteau, est l’épaisseur de la semelle du poteau, est le rayon rayon de raccordement raccordement de la section en I ou en H, est l’épaisseur de gorge de la soudure âme semelle du poteau. 35


Coefficient réducteur k wc

EN 1993-1-8 § 6.2.6.2(2)

 com,Ed  0,7 f y,wc  k wc  1 ou  com,Ed  0,7 f y,wc  k wc  1,7 

 com,Ed

f y,wc

σ com,Ed est

la contrainte de compression longitudinale longitud inale maximale due à la force axiale 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 k wc 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


Résistance de la semelle et de l’âme de la poutre comprimée : F c,fb,Rd 

où :

Mc,Rd (h  t fb )

EN 1993-1-8 § 6.2.6.7

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 ) ;

h t fb

pour une poutre renforcée, comme un jarret, Mc,Rd peut être calculé en négligeant la semelle intermédiaire, est la hauteur de la section ; pour une traverse avec renfort de jarret, c’est la hauteur de la section composée, 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 t fb bfb f y,fb alors : 37

F c,fb,Rd 

t fb bfb f y,fb 08


Résistance d’une poutre (traverse) avec renfort comprimée F c,hb,Rd EN 1993-1-8 § 6.2.6.7(3)

F c,hb,Rd 

F c,wb,Rd

°

F c,wb,Rd tan

F c,hb,Rd

F c,wb,Rd 

F c,hb,Rd

 k wb  beff,c, wb t wb f y,wb  M1

où : F c,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


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

beff,c, wb 

t fb sin

 5 ( t fb  r b )

r b

beff,c,wb

t fb t fb/sin

(°) t fb

F c,wb,Rd

Les autres paramètres de l’expression de F c,wb,Rd : ω, k wb et ρ doivent être calculés comme les paramètres de F c,wc,Rd en remplaçant les valeurs particulières relatives au poteau avec les propres valeurs de la poutre. 39

CALCUL DU MOMENT RÉSISTANT - ZONE CISAILLÉE 

Résistance d’un panneau d’âme de poteau en cisaillement V wp,Rd V wp,Rd 

0,9 f y,wc Avc

EN 1993-1-8 § 6.2.6.1

3 M0

L’expression ci-dessus est valable à condition que l’élancement de l’âme du poteau satisfasse la condition : d / t w  69 

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,

  235 f y,wc  M0  1,00 coefficient partiel pour la résistance des sections.

Note : Des raidisseurs ou des doublures d’âme peuvent être utilisés pour augmenter la résistance de l’âme du poteau. 40

CALCUL DU MOMENT RÉSISTANT - ASSEMBLAGE F t1,Rd = min(F t,Rd(1) ; F c,Rd ; V wp,Rd / β ) F t2,Rd = min(F t,Rd(2) : F c,Rd - F t1,Rd ; V wp,Rd / β - F t1,Rd ) F t3,Rd = min(F t,Rd(3) ; F t,Rd(2+3) -F t2,Rd ; F c,Rd-F t1,Rd-F t2,Rd ; V wp,Rd / β -F t1,Rd -F t2,Rd )

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

Ft1,Rd EN 1993-1-8 § 5.3(7) ou Tableau 5.4

Ft2,Rd Ft3,Rd h1

h2

h3

Chaque valeur de F ti,Rd doit être > 0. Dans d’autres cas, quand F ti,Rd ≤ 0, la rangée de boulons i n’est pas active et sa résistance doit être ignorée. 41

CALCUL DU MOMENT RÉSISTANT 

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 F tr,Rd n’est pas supérieure à 1,9 F t,Rd. EN 1993-1-8 § 6.2.7.2 (9)

où : F t,Rd est la résistance de calcul à la traction des boulons. EN 1993-1-8 § 3.6.1 Tableau 3.4

Si F tr,Rd > 1,9 F t,Rd la limite est appliquée. Cette limitation a pour effet d’imposer une distribution triangulaire des efforts dans les rangées de boulons. 42


Réduction de la résistance en traction des rangées de boulons F tr, Rd 

F tx,Rd hr hx

EN 1993-1-8 § 6.2.7.2 (9) Distribution triangulaire des forces des rangées de boulons

où : F tx,Rd est la résistance de calcul en traction de la rangée la plus

hx hr

éloignée du centre de compression ayant une résistance de calcul en traction supérieure à 1,9F t,Rd, est le bras de levier, c’est-à-dire la distance du centre de compression à la rangée avec la résistance F tx,Rd, est le bras de levier de la rangée considérée par rapport au centre de compression. 43


Répartition triangulaire selon l’Annexe Nationale française AN/EN 1993-1-8 § 6.2.7.2 (9) 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. Rangée extérieure Rangée intérieure

et

F t,Rd  Ft(x+1),Rd hr /h(x+1) F t,Rd  Ftx,Rd hr /h x

Rangées centrales Centre de compression Répartition des efforts de calcul 44

CALCUL DU MOMENT RÉSISTANT - ASSEMBLAGE Moment résistant de l’assemblage

M j,Rd 

 F

tr, Rd

hr

r

EN 1993-1-8 § 6.2.7.2 (1)

Ft1,Rd Ft2,Rd Ft3,Rd h1

M j,Rd

h2



h3

F t1,Rd h1

 F t2,Rd

h2

 F t3,Rd

h3

CALCUL DE L’EFFORT TRANCHANT

RÉSISTANT

CALCUL DE L’EFFORT TRANCHANT RÉSISTANT 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. 

V Ed  ns  min(F v,Rd , F b,Rd)

EN 1993-1-8 § 6.2.2(2)

où: est le nombre de boulons supportant le cisaillement vertical (il existe généralement des boulons dans les rangées les plus basses), F v,Rd est la résistance au cisaillement des boulons, F b,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

V Ed ns

47

CALCUL DE L’EFFORT TRANCHANT RÉSISTANT 

Résistance de calcul au cisaillement pour un boulon isolé F v,Rd F v,Rd 

 v f ub A

EN 1993-1-8 Tableau 3.4

 M2

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


Résistance en pression diamétrale pour un boulon isolé F b,Rd F b,Rd 

où :

k 1  b f u d t

EN 1993-1-8 Tableau 3.4

 M2

est la plus petite des valeurs de αd , f ub /f u et 1,0, f u est la résistance ultime à la traction du matériau, soit de la platine d'about, soit de la semelle du poteau, f ub est la résistance ultime à la traction du boulon, t = t p lorsque la résistance en pression diamétrale de la platine d'about est considéré ou t = t fc lorsque c’est la résistance en pression diamétrale de la semelle du poteau qui est prise en compte, d est la diamètre du boulon,  M2  1,25 coefficient partiel pour les boulons. αb

49


Détermination de αd 

EN 1993-1-8 Tableau 3.4

Dans la direction du transfert d’effort : pour les boulons de rive :

 d 

pour les boulons intérieurs :  d  d 0 e1

p1

e1 3d 0 p1 3d 0



1 4

est le diamètre du trou pour un boulon, 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, est l’entraxe des fixations dans une rangée dans la direction du transfert d’effort. 50


Détermination de k 1

EN 1993-1-8 Tableau 3.4

Perpendiculairement à la direction du transfert d’effort :



- pour les boulons de rive : k 1  min( 2 ,8

e2 d 0

 1 ,7 ; 1 ,4

- pour les boulons intérieurs : k 1  min( 1 ,4

p2 d 0

p2 d 0

 1 ,7 ; 2 ,5 )

 1 ,7 ; 2 ,5 )

d 0 est le diamètre du trou pour un boulon,

est la pince transversale entre le centre d’un trou de fixation d’une pièce et le bord adjacent 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 e2

CALCUL DES SOUDURES

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 ; EN 1993-1-8 § 6.2.3(4)



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

CALCUL DES SOUDURES

3

2

1

1. Soudure nominale (mais vérifiée en traction si le moment s’inverse) 2. Cordon de soudure continu 3. Soudure à pleine résistance 54

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 t f f y,

- 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

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 t fb ≤ 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.  Ceci permet une diffusion efficace à 60° de la rangée de Zone boulons jusqu’à la tendue platine d’about. 

Zone cisaillée 57

CALCUL DES SOUDURES Soudures d’âme – Zone cisaillée



Résistance des soudures de l’âme de la poutre pour les efforts de cisaillement vertical : Psw  2  a  f vw,d  Lws où : a est la gorge utile de la soudure d’angle, f vw,d est la résistance de calcul au cisaillement de la soudure : f vw.d  Lws f u βw

f u / 3

EN 1993-1-8 § 4.5.3.3(3)

 w  M2

est la longueur verticale des cordons de la zone cisaillée (le reste de l’âme n’est pas identifié comme zone de traction), est la résistance ultime nominale à la traction de la pièce assemblée la plus faible, est le facteur de corrélation approprié du Tableau 4.1. 58


Facteur de corrélation βw pour les cordons d’angle EN 1993-1-8 Tableau 4.1 Norme et nuance d’acier

EN 10025 S 235 S 235 W S 275 S 275 N/NL S 275 M/ML S 355 S 355 N/NL S 355 M/ML S 355 W S 420 N/NL S 420 M/ML S 460 N/NL S 460 M/ML S 460 Q/QL/QL1

EN 10210

EN 10219

Facteur de corrélation βw

S 235 H

S 235 H

0,8

S 275 H S 275 NH/NLH

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

0,85

S 355 H S 355 NH/NLH

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

0,9

S 420 MH/MLH

1,0

S 460 NH/NLH S 460 MH/MLH

1,0

S 460 NH/NLH 59

RAIDISSEURS

RAIDISSEURS  Différents types

de raidisseurs

6

3

4 2

1

5

1

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 61

RAIDISSEURS Type de raidisseur

Effet

Raidisseur de compression

Augmente la rigidité et la résistance en Exigé généralement dans les compression 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

Commentaires

Améliore la résistance du panneau

Une solution courante – Les

d’âme du poteau et renforce aussi la

assemblages selon l’axe faible

semelle tendue

peuvent être plus compliqués

Augmente la rigidité et la résistance de Doublure d’âme

l’âme en cisaillement et en

compression 62

Les assemblages selon l’axe

faible sont simplifiés. Cette solution demande plus de soudure

RAIDISSEURS 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.

63

CALCUL DE LA RIGIDITÉ EN ROTATION DE L’ASSEMBLAGE

CALCUL DE LA RIGIDITÉ EN ROTATION - GÉNÉRALITÉS 

Loi moment-rotation pour un assemblage. EN 1993-1-8 Figure 6.1

1 – Limite pour S j


Les limites de classification dépendent :

EN 1993-1-8 § 5.2.2.5



de la rigidité en rotation initiale S j,ini ;



du moment d’inertie de la poutre I b et du poteau I c ;



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



du facteur k b qui dépend de la rigidité du portique.

où : k b = 8

pour les ossatures où le système de contreventement réduit le déplacement horizontal d’au moins 80 %, k b = 25 pour les autres ossatures, à condition qu’à chaque niveau K b/K c ≥ 0,1 avec : K b 

66

EIb Lb

et : K c 

EIc Lc


Classification de l’assemblage par rigidité : 

Zone 1 : rigide si S j,ini  k bEIb /Lb



Zone 2 : semi-rigide si 0,5EIb / Lb  S j,ini  k bEIb / Lb



Zone 3 : nominalement articulé si S j,ini  0,5EIb / Lb

EN 1993-1-8 Figure 5.4

67

CALCUL DE LA RIGIDITÉ EN ROTATION – RIGIDITÉ INITIALE 

Rigidité en rotation initiale

EN 1993-1-8 § 6.3.1(4)

S j,ini 

Ez

2

1

 k i

i

où : E z k i

est le module d’élasticité, est le bras de levier, EN 1993-1-8 § 6.2.7 est le coefficient de rigidité pour le composant de base d’assemblage i.

68

CALCUL DE LA RIGIDITÉ EN ROTATION – COMPOSANTS DE BASE 

Coefficients de rigidité pour les composants de base EN 1993-1-8 Tableau 6.11 Coefficient de rigidité

Composant de l’attache

k 1

Panneau d’âme de poteau en cisaillement

k 2

Âme de poteau comprimée

k 3

Âme de poteau tendue

k 4

Semelle du poteau fléchie

k 5

Platine d'about fléchie

k 10

Boulon tendu

Les coefficients de rigidité pour les composants de l’attache sont fournis dans l’EN 1993-1-8 Tableau 6.11. 69


Panneau d’âme de poteau en cisaillement non raidi : k 1 



0 ,38 Avc

EN 1993-1-8 § 6.3.2

  z

Panneau d’âme de poteau en cisaillement raidi (par un raidisseur de cisaillement) : k 1  

où : z β

EN 1993-1-8 § 5.3(7) est le bras de levier, est le paramètre de transformation, (dans le cas d’une attache unilatérale β = 1).

70


Panneau d’âme de poteau comprimée non raidie : k 2 



0 ,7 beff,c, wc t wc

EN 1993-1-8 § 6.3.2

d c

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

horizontaux ) :

k 2  

EN 1993-1-8 § 6.2.6.2

où : beff,c,wc t wc d c

est la largeur efficace, est l’épaisseur de l’âme du poteau, est la hauteur libre de l’âme du poteau. 71


Âme de poteau tendue raidie ou non raidie : k 3 

0 ,7 beff, t,wc t wc

EN 1993-1-8 § 6.3.2

d c

beff,t,wc est la largeur efficace de l’âme du poteau tendue (pour

t wc d c

une seule rangée de boulons) ; elle est prise égale à la plus petite des longueurs efficaces l eff (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, est l’épaisseur de l’âme du poteau, est la hauteur libre de l’âme du poteau. 72


Semelle du poteau fléchie (pour une rangée de boulons en traction) : 3 k 4  l eff

t fc m

0 ,9 l eff t fc m

3

EN 1993-1-8 § 6.3.2

est la plus petite des longueurs efficaces l eff (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, est l’épaisseur de la semelle du poteau, est défini dans l’EN 1993-1-8 § 6.2.6.4 Figure 6.8. 73


Platine d'about fléchie (pour une seule rangée de boulons tendus) : k 5 

0 ,9 l eff t p3

EN 1993-1-8 § 6.3.2

m3

l eff

est la plus petite des longueurs efficaces l eff (isolément ou comme partie d’un groupe de boulons) donné e pour cette rangée de boulons dans l’ EN 1993-1-8 § 6.2.6.5 Tableau 6.6

t p m

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

74


Boulons tendus (pour une seule rangée de boulons tendus) : k 10 

1,6 As Lb

As est l’aire résistance du boulon,

EN 1993-1-8 § 6.3.2

EN 1993-1-8 Tableau 3.4

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.

75

CALCUL DE LA RIGIDITÉ EN ROTATION – MÉTHODE GÉNÉRALE 

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

76

EN 1993-1-8 § 6.3.3


Rigidité en rotation initiale

S j,ini 

1 k 1

k eq hr k eff,r

zeq



Ez 1 k 2

EN 1993-1-8 § 6.3.3

2



1 k eq

 k

h

eff, r r

k eq 

r

est le coefficient de rigidité équivalent, zeq est la distance entre la rangée de boulon r et le centre de compression, 1 k eff, r  1 est le coefficient de rigidité efficace i k pour la rangée de boulon r prenant en i,r compte les coefficients de rigidité k i 2 k h pour les composants de base, r eff, r r zeq  est le bras de levier équivalent.

 k

h

eff, r r

r

77


Dans le cas d’un assemblage par platine d’about avec jarret, k eq doit être basé sur (et remplacer) les coefficients de rigidité k i pour : EN 1993-1-8 § 6.3.3.1(4) 

l’âme du poteau tendue (k 3),



la semelle du poteau fléchie ( k 4),



la platine d'about fléchie ( k 5),



les boulons tendus (k 10).

78


Dans le cas d’un assemblage de faîtage avec platine d'about, k eq doit être basé sur (et remplacer) les coefficients de rigidité k i pour : EN 1993-1-8 § 6.3.3.1(4) 

La platine d'about fléchie ( k 5),



Les boulons tendus (k 10).

79

GUIDE DE BONNES PRATIQUES

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

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 ;



Dans la zone comprimée, elle doit aller audelà du cordon d’angle (à une distance ≥ t p), pour maximiser une longueur d’appui rigide dans la vérification du poteau en compression : 82

tp

≥ tp

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

GUIDE DE BONNES PRATIQUES – PLATINE DÉBORDANTE 

Exemple d’assemblage avec platine d'about débordante : 2

1

1. Poteau rallongé – peut nécessiter une coupe biaise 2. Raidisseur de platine – à éviter 84

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

GUIDE DE BONNES PRATIQUES - SOUDURES  f y   w  M2     Soudure semelle tendue-platine : a  t  f fb    f 2  M0  u   f y   w  M2   Soudure âme-platine : aw  t wb     f 2   M0  u  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,

EN 1993-1-8 Tableau 4.1

f y

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

f u

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

 M0  1,0

 M2  1,25 86

CONCLUSION

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

RÉFÉRENCES

SKILLS M02F - Assemblages de continuite par platines d_about - Partie 1.pdf

Recommend Documents