CH 3 Plancher Collaborant [PDF]

Zitiervorschau

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Chap. 3 : Plancher Collaborant -Poutres et Dalles mixtesLa construction mixte Acier-Béton peut être comme une extension de la construction métallique. Exemples des éléments mixtes dans les constructions : Planchers mixtes ; Poteaux mixtes ; Assemblages mixtes. Dans les planchers mixtes : Cette association entre l’acier et le béton permet de réduire les hauteurs de plancher (à condition que la dalle soit connectée correctement au profilé métallique)

1- Avantages des planchers mixtes : - Faible poids et économique ; - Capacité portante plus importante (béton comprimé et acier tendu) ; - Possibilité de franchir de grandes portées (ponts mixtes) ; - Eléments plus minces et plus élancés ; - Temps de construction plus court ; - Produits contrôlés ; - Comportement monolithique est assuré par une connexion adéquate qui empêche le glissement relatif entre l’acier et le béton ; - La mise en place des systèmes de planchers permet la réalisation d’une plate-forme (en bac d’acier) de travail continu permettant la circulation du personnel de chantier. 2- Définition de la dalle mixte (ou collaborant) : Sont généralement constituées de profilé (Laminé, PRS, Alvéole ou en treillis…) lié à la semelle supérieure du profilé par des connecteurs, qui assurent la transmission du cisaillement longitudinal nécessaire pour une action mixte. 3- Conception des planchers collaborant : Sa conception comprend 3 étapes distinctes qui sont : - State de montage ; - State de coulage ; - State de service. Remarques : - Dans la phase de service, le bac est combiné avec le béton durci pour produire une action mixte, le bac remplace totalement ou en partie les armatures de traction de la dalle. - Deux paramètres à prendre en compte dans la réalisation de bac : forme géométrique des ondes et l’épaisseur de la tôle ; - Pour le soudage des goujons sur le bac d’acier, il faut localement fondre le métal du bac, selon son de la épaisseur (1.5mm) et en surface de la semelle poutre métallique. 4- Classification des connecteurs : Il n’existe pas de connecteur idéal Connecteurs rigides ; Connecteurs ductiles (souples).

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5- Exemples des connecteurs :

Goujon à tête Connecteur Hilti Cornière Barrea Arceau 6- Les Connecteurs en goujon (ou en boulon) : Les plus utilisés, puisque (Avantages): - Facile et rapide à posé ; - En plus ont l’avantage de présenter la même résistance dans toutes les directions ; - Adhérence de la tête permet d’empêcher le soulèvement. 7- Calcul de la résistance des connecteurs en goujons soudés : Résistance = en fonction (Forme et dimensions du connecteur, Nuance d’acier fu, Type de charge statique ou dynamique, Manière d’assemblage profilé/connecteur, Espacement des connecteurs, Type de résistance de béton et présence ou non de la tole profilé) 8- Classe des sections transversale de poutres mixtes : - Les mêmes classe sont fixées pour la semelle comprimée et pour l’âme (c/tf et d/tw) d’une poutre en acier sont identiques à celle de l’EC3 ; - Une section mixte peut changer de classe lorsque le moment de flexion change de signe dans une poutre continue ; - Le déversement de la semelle supérieure comprimée peut donc être considéré comme impossible (grâce aux connecteurs de cisaillement les reliant la dalle) et la semelle peut être considérée de classe 1. 9-

Largeur participante de la dalle : beff = minlo /4 et bi

Remarque : pour une poutre mixte continue, on a deux largeurs efficaces positive et négative.

10- Espacement des connecteurs : (Cas : Dalle mixte avec nervure  au profilé) Espacement transversal : et  9.tf. ; Avec :  = 235/fy Espacement longitudinal : eL  15.tf. ou 6.(hc+hp)  ou 800mm

11- Vérification de la résistance de la section mixte sous le moment fléchissant : A)- Calcul plastique (classes 1 et 2) : Le calcul est basé sur les hypothèses suivantes : Interaction complète acier-béton (pas de frottement) ; 2

Dép. GC – Univ. BBA Structures Métalliques M1 Structures 2020/21 Toutes les fibres de la poutre en acier sont plastifiées en traction ou compression = fy/a; Contraintes normales de compression dans le béton = 0.85 fck/c; La résistance du béton en traction est négligée ; Contraintes dans les armatures de la dalle sont plastifiées : Fc = fsk/s; Si la dalle est comprimée, la contribution des armatures et de la tôle peut être négligée. B)- Calcul élastique (classe 3) : Le calcul est basé sur les hypothèses suivantes : - Section de la poutre mixte reste plane après déformation ; (loi de Navier – Bernouli) - résistance en traction du béton négligée ; - comportement élastique de l’acier et du béton ; - profilé d’acier doublement symétrique deux cas : sous M+sd et M-sd. 12- Vérification au cisaillement : (sous Vsd) En pratique, on considère que la contribution de la dalle du béton à la résistance est négligée et que l’effort tranchant n’est repris que par l’ame du profilé : Si : h /tw  60 Sinon : il ya un risque de voilement dans l’ame, et il faut vérifier la condition suivante : Vsd  Vpl.z.Rd = Av.z . fy/(a3) 13- Vérification de la connexion au cisaillement longitudinal : Il faut : VL  N.PRd effort rasant : VL = min (Aa fy/a et 0,85 beff hc fck/a) Avec : N = Nombre de connecteurs de cisaillement ; ( du M = 0 M max sur la longueur critique) PRd = résistance au cisaillement d’un seul connecteur. 14- Vérification de la flèche (à l’ELS) du profilé d’acier dans la phase d’exécution: Poutre isostatique : f = 5.q.L4/384.E.I  L/250 (en mm) ; Poutre hyperstatique : f = q.L4/384.E.I  L/250 (en mm)

Dispositions :

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Application : Vérifier la section mixte d’un plancher collaborant en poutrelles d’acier de portée 12 m est espacées de 3 m, le plancher est soumis aux charges suivantes : - Surcharge d’exploitation = 5 kN/m2 ; - Surcharge de montage = 0,5 kN/m2 ; - Faux plafonds = 0,5 kN/m2 ; - Cloisons = 0,5 kN/m2 ; Autres données : - Poutrelles en IPE450 (Tableau) en S235; - Epaisseur de la dalle en BA = 13 cm ; - BA normal de classe C20/25 - Epaisseur de la TN = 5 cm ; - Module de Young d’acier E = 2x105 MPa ; - Connecteur en goujon :  = 19 mm et h = 100 mm ; - Résistance ultime d’un connecteur fu = 300 MPa ; - Coefficient d’équivalence n = 14,48.

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