Connecteurs Acier Béton ERLPC-OA-LCPC-OA03 PDF [PDF]

Zitiervorschau

1

ISSN .. 0984-0982

,

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IRE CENTRAL DES PONTS ET Cl"IAUSSËES

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RAPPORTS DES LABORATOIRES SÉRIE : OUVRAGES D'ART OA- 3

Comportement local de connecteurs acier/béton sollicités au cisaillement Etude bibliographique Pierre TROUILLET

Octobre 19 87 MINISTÈRE DE L'ËQUIPEMENT, DU LOGEMENT, DE L'AMËNAGEMENT DU TERRITOIRE ET DES TRANSPORTS LABORATOIRE CENTRAL DES PONTS ET CHAUSSËES

Pierre TROUILLET Ingénieur ENSAIS Laboratoire régional de NANCY BP 8 - 54510 TOMBLAINE

R E S U M E

Cette étude présente la synthèse des connaissances publiées sur le comportement d'un connecteur destiné à solidariser une pièce en béton et une pièce métallique soumises à une action tangente à leur interface. Près de 180 références ont été analysées à la lumière des résultats d'essais acquis par notre laboratoire en la matière. Dans les quarante dernières années, l'on s'est attaché à définir la réponse globale (charge ultime, courbe charg~/ glissement) de gouj ans ( 360 essais réalisés) et d'un grand nombre d'autres connecteurs. Très rares sont les études détaillant le fonctionnement local d'un connecteur. L'étude bibliographique présente les données disponibles et montre qu'il existe un continuum entre connecteurs souples et rigides, aussi bien au ni veau du mode de ruine que de la raideur. L'incidence de différents paramètres géométriques (hauteur, largeur, épaisseur ••• )et mécaniques (résistance du béton, limite élastique de l'acier ••• ) sur le fonctionnement (en déplacement et en déformation) d'un connecteur soumis à des sollicitations statiques ou de fatigue sont montrés. Il en est de même pour le comportement d'un connecteur appartenant à un groupe de connecteurs. En conclusion, la rigidité relative milieu/connecteur serait le paramètre de base du comportement d'un connecteur.

Dessins Dactylographie

M.TEDESCO C.CLEMENT

Action de recherche pluriannelle AR n°41 : FONCTIONNEMENT DES STRUCTURES ·fiche d'action élémentaire de recherche FAER 1.41.20.6 : Connexion des

ponts mixtes.

SOMMAIRE

I

- NOTATIONS UTILISEES •...•.••••.••.........••.••.•.••.••.•..••......•

5

II

- EVOLUTION DES TECHNIQUES DE CONNEXION ET DES THEORIES DE CALCUL .....

7

II .1 - Présentation . • . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . • . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

Evolution des systèmes de connexion .•.•.•................

8

II.3 - Evolution des différentes théories de fonctionnement des poutres mixtes . . . . • . . . . . . . • . . . • . • . . . . . • . . . . . • . . • . . . . . • . . .

14

- ESSAIS REALISES . . . . • . • • • • . . • • • . • . • . . . . . . . • . . • . . . . • . . . . . • . . . • . . . . . . .

20

III.1 - Comparaison des différentes catégories d'essais .........

20

III.2 - Comparaison push-out/poutre

22

III.3 - Influence de différents paramètres ......................

25

- CHARGE LIMITE ULTIME EXPERIMENTALE (Que) ...........•...•.••.•......

27

IV .1 - Modes de rupture . . • • . • . . . . . • . . . • . . . . . . . • . . . . . . • . • . . . . . . . .

27

IV.2 - Incidence des différents paramètres géométriques.........

28

IV.3 - Incidence de la qualité des matériaux ....................

30

IV.4 - Incidence du mode de chargement ..................•......•

30

IV.5 - Résultats expérimentaux ..•..••••... ......................

31

- GLISSEMENTS ........••...•.•....•••..•.••.••..••....................

32

V.1 - Incidence de différents paramètres géométriques ...........

32

V.2 - Influence de la qualité des matériaux et de l'adhérence acier/béton • . . • • • . . • . . • . . . • . • • . • • . . • . . • . • . . . . . . . . . . . . . . . . .

33

V.3 - Incidence du mode de chargement ....•..............••......

34

V.4 - Soulèvement

35

V.5 - Glissements ultimes ...................................... .

35

V.6 - Modélisation de la courbe charge/glissement ...•......•..•.

36

- EFFET DE GROUPE ...........•••...............••.•..•...•.......•....

37

VI.1 - Incidence sur la charge limite ultime ........•.........••

37

VI.2 - Incidence sur les glissements ..........•.................

37

VI.3 - Effet de l'espacement .•..•......•.•......................

38

- CRITERES DE COMPARAISON............................................

38

VII.1 - Critères en glissement..................................

39

VII. 2 - Autres critères . . . . . • • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . .

39

VII.3 - Ductilité d'un connecteur;..............................

40

II.2

III

IV

V

VI

VII

VIII - DEFORMATIONS - EFFORT NORMAL - SOUDURE ....•.•..........•.•.•... • ..

43

VIII .1 - Déformations . . • • . . . . . • . . . . . . . . • . • . • . . • . . . • . • . . . . • • • . • .

43

VIII. 2 - Effort normal . . . . . . • . . . • • • • . . . • . . . . • • . . • . • . • . . . . . • • . . .

43

VIII.3 - Charge de plastification ..••.•••••••••................

43

VIII. 4 - Soudure • • • • • • • • • • • . . . . . . • . . . . . . . . • . • • . . . . . . • • • • . . • • • . .

44

VIII. 5 - Glissements résiduels • • • • • . . • • • . • . . • • • • • • • • • . • • . . • . . . .

44

- COMPORTEMENT EN FATIGUE DE DIFFERENTS CONNECTEURS •..••••••••••••••

45

IX .1 - Représentativité de 1' essai push-out .. .. .. .. . .. .. .. .. .. •

45

IX.2 - Panorama des essais réalisés •••..••••.•......••..••...•.

45

IX.3 - Résultats détaillés et essais de goujons, U, barres......

45

IX.4 - Paramètres influant sur le comportement en fatigue ..•...

46

IX.5 - Mode de rupture en fatigue

49

IX.6 - Formules de résistance .•..••••.•.•••.••••. . .........•..•

50

IX.7 - Variation de raideur du connecteur au cours de l'essai de fatigue . • . • • • . • . . . . . . • . . • . . . . • . . • . . . . . . • • • . • . . . . . • . . .

50

IX.8 - Fatigue de la membrure seule............................

51

IX

* planches III à IX

52 à 73

* Annexe 1 - Références bibliographiques

75

* Annexe 2 - Tableau récapitulatif des essais réalisés

83

Ce document est propriété de l' Administration et ne peut être reproduit, même partiellement, sans l'autorisation du Directeur du Laboratoire central des Ponts et Chaussées (ou de ses représentants autorisés).

©

1987· LCPC

Publié par le LCPC, 58 bd Lefebvre · 75732 PARIS CEDEX 15 sous le numéro 3548 Dépôt légal : Octobre 1987

ISBN 2-7208-3548-X

- 5 -

NOTATIONS UTILISEES

I.l - PARAMETRES GEOMETRIQUES GENERAUX

= hauteur totale (soudure comprise) = largeur a = épaisseur de la soudure (au sens du el = épaisseur de la partie libre es = épaisseur de la partie soudée. lx = inertie suivant l'axe x s = section (transversale). h

L

CPC)

Conventions particulières aux cornières

h.0 f.0 nbf e.0

= hauteur de l'axe du = diamètre du filant( = nombre de filants. = diamètre du perçage

perçage depuis la base de la c;:ornière. acier lisse et doux.) pour filant.

Conventions particulières aux arceaux

= diamètre = diamètre

df D

du fil utilisé pour l'arceau hors tout de l'arceau (diamètre de cintrage+ 2df)

Conventions particulières aux goujons

dl d2 Ag 4,2 1 1 1 1954 1 1 dres à 28 j) 1 1 Avec Qu < Ag e 1 1 1 --------------------------------------------------! 1 1 1 1 Qu R = 220 hd Re 1 1 0,5in < ~ < 1in 1 1 1 1 (lb) (in,in) (psi sur cylin-1 h/d < 4,2 1 1 dre) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1----------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 ICHAPMANN lcité par 1 Que = 0,8 Que donné par Slutter 1 ? 1 IBALAKRISMANI l 1 1 1 1 1 1 1 1 1962 1----------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 IMAINSTONE !cité par 1 Que = 0,6 Que donné par Slutterl 1 IMENZIERES I 18 I 1 1 1--------------------------------------------------------------------------------~-------------------------------I

IBADOUX lcité par 1 QuR = 0,132 As ~ 1 G = densité apparente 1 IMINGARD 1 l 1 1 AS = section du goujon 1 1 1 (t) (cm) t/cm2 1 1 1 1973 1----------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 1 1 1 r.;r-t 1formule pro1 1 ICIOLINA 1 106 1 Qu = 0,23 ~2 ~ 'i1'28 112..osée par VIESTldans le cas de sollicitations dynami-1 1 1 1 (t) (cm) N/mm2 l180 N/mm2 lques utilisation de coefficients ré- 1 1 1 1 1 lducteurs donnés par CP 117 2e partie 1 1-----------------------------------------------------------------------------------------------------~----------1 1

IJapan Road 1 104 IAssociationl 1 1 1976

1 Qc = 30 d2~ 1Tck 1 h/d ~ 5,5 1 O"'ck résistance spécificiée > 28 MPa 1 1---------------------------------------------------1 1 1 1 Qc = 5,5 hd {"fck 1 h/d < 5,5 1 d = 19 ou 22 H = 15 cm !

1-----------------------------------------------------------~----------------------------------------------------I

IJANSS 1 107 1 Qr80 = 80 d2 ~ 1 h/d > 4 1 majorable de 20% si présence d'une 1 1974 1 1 (kg) (cm) (bar) 1 1 spire métallique. 1 1-------------------~-------------------------------1 1 1 1 1 h/d < 4 1 1 1 1 1 Qr80 = 20 hd {R'ibr1 1----------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 l SA TT LER 1 1 Que = 1, 5 Qr80 défini ci-dessus 1 on note dans ce cas Que voisin de 0, 8 Que 1 1cité par 1 1 1 1 IJANSS 1 1 1 1 l------------------------~----------------------------~--------~-------~------------------------------------1

IVIEST 1 1 Qr = 332 d2 ~ 1 (formlule adoptée par l'AASHO 1961) j 1SIESS 1 1(lb) in (psi }:y lindre) 1 h/ d ? 4, 2 * 1 330 15 dfa, enrobage > 2 dfa 1 1 acier SR 24 1

cJ..:

1----------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 1 1 Qc = Al CTb, B + E. A2 O';; 1 butées à arceaux, à crochets, quelle que soit l' in- 1 1 1 1 clinaison. 1

1J~NS 1974 107 !citant IDIN 1078(1970) let regl Autrichien

~-----------~ _.

1 selon SATTLER 1 Qu = 4 Qc ci-dessus.

1 é.

1 E.. : 0,5

1

1 majorable de

:

O, 7

si crochets en extrémité de la barre arceau bouclé

50~

pour les bAtimants.

1 1 1

- 43 -

VIII - DEFORMATIONS - EFFORT NORMAi - SOllDURE I VIII.l - DEFORMATIONS Peu d'études ont été réalisées sur les déformations d'un connecteur. Selon l 8 I , la déformation en partie basse d'un U, au droit du congé croît pour une même charge appliquée quand - l'épaisseur de l'aile libre diminue - la résistance du béton diminue - l'épaisseur de l'aile soudée diminue L'allure générale de la distribution des déformations le long de l'aile libre ne varie que peu si la résistance du béton varie fortement (14 à 42 MPa pour les essais réalisés par l 8 I voir figure l 8 I .10 planche VIII.l). Les déformations maximales sont observées en pied de connecteur et changent de signe le long de l'aile libre et s'annulent au ni veau de la partie supérieure du connecteur. ( l 8 I pour des U, l 21 pour des connecteurs Robinson), voir figure 121 , planche VIII.l) A partir de là, 181 montre que dans le cas de U, la majeure partie de la charge n'intéresse que la partie inférieure du connecteur (voir figure 181 2, planche VIII,l). La proportion d'effort reprise par l'aile libre croît avec la diminution de l'épaisseur de la partie libre du profilé et avec la diminution de la résistance du béton.

VIII.2 - EFFORT NORMAL L'effort normal interne d'un connecteur appartenant à une poutre n'a pas fait l'objet d'études particulières. Pour des U, l'effort normal reste faible, positif (compression) ou, selon l 8 I nul.

VIII.3 - CHARGE DE PLASTIFICATION Cette charge n'a pas fait l'objet d'études particulières. On peut toutefois déduire de llll que pour des charges d'intensité comprises entre le tiers et la moitié de la charge limite ultime, apparait la plastification du métal du connecteur (pour des U de hauteurs comprises entre 7,5 et 12,7 cm et des résistances de béton comprises entre 15 et 43 MPa).

- 44 -

VIII.4 - SOUDURE De même, peu d'essais ont été réalisés en vue de définir la raideur de la liaison connecteur/profilé. l 3 I a étudié la raideur de la jonction suivante - corps d'épreuve connecteur Robinson 50 x 6 h = 130 incliné à 45° - tôle 10 mm infinie (à l'échelle du problème) dans toutes les directions - soudure en V en extrémité des connecteurs. La raideur trouvée est comprise entre 0, l et 0, 3 MNm/mlrad ce qui est confirmé par les valeurs proposées par PAVLOVIC pour le raccord à 90°de 2 tôles par une soudure de 6,3 mm. ( 0,2 à 0,5 MNm/mlrad).

VIII.5 - GLISSEMENTS RESIDUELS Le glissement résiduel (Gr) mesuré immédiatement après enlèvement de la charge est proportionnel au glissement maximal (Ge) enregistré lors du précédent cycle de charge. C'est ce que l'on peut mettre en évidence (planche VIII.2) à partir des tableaux de résultats de 11331, 11651, 11861. Le ratio Gr/Ge est compris entre 0,4 et 0,8. courbe charge/glissement résiduel

La figure inférieure de la planche VIII, relative à des butées montre qu'à partir d'une certaine charge, les glissements résiduels s'accroissent fortement (voir charge cri tique, chapitre critères de comparaison) • L'allure de cette courbe est plus ou moins brisée. Pour des goujons de petit diamètre elle parait même être linéaire : l 133 I attribue ceci à la faible différence de charge qu'il y a entre la charge à laquelle apparait la plastification du métal et la charge par laquelle apparaît la rotule plastique.

- 45 -

IX - COMPORTEMENT EN FATIGUE DE DIFFERENTS CONNECTEURS

I

IX.! - REPRESENTATIVITE DE L'ESSAI PUSH-OUT

Pour Mainstone l 115 I le corps d'épreuve push-out sollicité en fatigue reproduit bien le comportement d'un connecteur appartenant à une poutre sollicitée de la même manière. Ainsi la durée de vie d'une poutre isostatique calculée en intéraction complète peut être estimée avec une bonne approximation et plutôt par défaut, à l'aide des résultats "push-out" (fig.5, 6 pl rx.1). Notons au passage que la rupture de la connexion d'une poutre nécessiterait une définition claire car plusieurs critères peuvent être envisagés - initialisation d'une fissure dans un connecteur - ruine d'un ou plusieurs connecteurs - diminution importante du degré de connexion ••• Les candi tians de réalisation de l'essai push-out fatigue sont prescrites par les standarts britanniques BS 5400 qui limitent la fréquence à 4Hz et la valeur de la charge maximale à 0,5 Que.

IX.2 - PANORAMA DES ESSAIS REALISES (voir liste en annexe 2) De beaucoup les goujons ont fait l'objet d'études détaillées puisque l'on compte le nombre minimal d'essais de fatigue suivant : - goujons

198 42 - Butées arceaux : 36 - arceaux : 14 - cornières (sans filant)

- u

5 ?

IX.3 - RESULTATS DETAILLES ET ESSAIS DE GOUJONS, U, BARRES Les courbes de lfoehler (ou assimilées) sont données pour les différents types de connecteurs, par les planches IX.l, IX.2, IX.3, et IX.4 croquis du bas).

- 46 -

La charge limite ultime statique servant au calcul de rsd est estimée à partir d'essais statiques préliminaires et connaissant la relation existant entre la résistance du béton et la charge limite ultime statique. Dans les figures 191 20 à 22 planche IX.2, les ruptures dans le métal de la soudure sont repérées par un trait continu, les ruptures par déformation excessive du connecteur et écrasement du béton par un trait discontinu. Pour un nombre de cycles donné, la rupture est obtenue bien entendu pour le plus faible ratio rsd. La contrainte nominale (pl IX.l) est calculée sur la base de toute la soudure disponible. Il faut noter que les corps d'épreuves pour lesquels l'épaisseur de soudure est supérieure à celle de l'âme du profil du U (h = 105 1 = 150) et pour lesquels la rupture s'est produite dans l'âme n'ont pas été pris en compte.

IX.4 - PARAMETRES INFLUANTS SUR LE COHPORTEHENT EN FATIGUE Outre la charge maximale appliquée lors du cycle de sollicitation et outre le nombre de cycles déjà appliqués, les paramètres influençant la durée de vie en fatigue sont suivant les différents auteurs

*

La charge maximale appliquée lors du cycle

La figure 1441.16 de la Planche IX.4 montre que plus la charge maximale est élevée, plus la rupture est atteinte rapidement.

*

La résistance du béton

Quand la résistance augmente, la proportion d'effort reprise en pied de connecteur augmente, diminuant ainsi la proportion reprise par la flexion de la partie noyée dans le béton et par voie de conséquence la contrainte maximale dans le connecteur a son encastrement et, par là, le degré de multiaxialité des contraintes dans la soudure. Ceci est d'autant plus net que le connecteur est flexible. Ceci confirme les indications trouvées lors des essais statiques (voir chapitres précédents).

- 47 -

Expérimentalement, l'incidence de la résistance du béton a été mise en évidence par une nombre réduit d'essais réalisés : - sur des goujons par 11191, 151 et 191 - sur des butées arceaux par 191 - sur des connecteurs en U par 191 Cette incidence n'est pas toujours très nette du fait de la dispersion habituellement observée dans ce type d'essais et de la faible amplitude des résistances de béton prises en compte 11161 Menzies indique dans 1441 que la fonction reliant la contrainte de cisaillement maximal (à amplitude de charge et à durée de vie donnée) est du même degré que celle reliant la résistance statique à la résistance du béton (fig 15 1441 pl IX.4) (Ceci quand la rupture du connecteur se produit dans la soudure, en fatigue). De là, on peut déduire que la contrainte de cisaillement max~male pour un corps d'épreuve disposant d'une résistance RCl de béton peut être déduite à partir de la contrainte de cisaillement Z maximale pour une résistance de béton RC2 connue par la proportionnalité.

*

L'amplitude de charge (delta Q) ou le ratio de charge (lr)

Selon 11761, cette influence n'avait pas été clairement montrée dans les premiers essais de fatigue car la charge minimale Q min n'avait pas été prise comme étant une variable. A ampli tu de de pour 11161 ) soumis à des Qmin = -6) ont une durée Jonhson) que ceux dont le l 1161.

charge donnée, les connecteurs (goujon 19xl00 ratios de charge négatifs (exemple Qmax = 20 ; de vie plus importante (trois fois plus selon ratio est positif (Qmax = 20 ; Qmin = 10 voir

Selon l 1201 , la loi de Miner n'étant pas trop fausse, on peut, dans une certaine gamme, déduire la durée de vie d'un essai réalisé à amplitude variable à partir de résultats d'essais réalisés à amplitude de charge fixe (Ce point serait à étudier car seuls 4 essais ont été réalisés).

*

Les dimensions du connecteur

Ces paramètres n'ont pas fait l'objet d'une étude particulière en tant que tels (excepté les travaux de Mainstone sur le U). Les essais réalisés par 11661 ont montré que à durée de vie donnée, les goujons de 19 mm périssaient en fatigue pour des contraintes inférieures à celles appliquées à des goujons de 12 mm.

- 48 -

*

L'épaisseur de la membrure supérieure supportant le connecteur

La durée de vie en fatigue est une fonction croissante de cette épaisseur l 5 I •

*

Le recouvrement de béton en partie supérieure du connecteur

Plus le recouvrement du connecteur est important (valeurs testées par l 1201 : 102 et 230mm de haut pour un goujon 19 x 75), plus la résistance en fatigue est élevée.

*

La qualité du béton en pied du connecteur

Le bétonnage de la base de connecteurs peut, pour certains cas de figure être délicat et l'on peut craindre que la mauvaise qualité de celui-ci est une incidence sur la tenue en fatigue. Les essais push-in réalisés par l 301 , consistant à étudier l'incidence de cavités de différentes hauteur en pied de connecteur, permettent de juger de ce point. La relation suivante est avancée pour des goujons de 16 x 80 : hcav (mm)

= 20

+ Sr + (2,6 - ...§.!:.) log N 3 9

hcar = hauteur maximale de la cavité conique étudiée. Sr = amplitude de contrainte.(MPa)

Grossièrement dans le domaine étudié, l'augmentation de la cavité (5a 25mm de haut) se traduisait pour une réduction de la durée de vie d'une puissance de 10.

*

L'orientation du connecteur

La résistance en fatigue de U n'est pas modifiée par le sens de sollicitation (11161 pour un nombre réduit d'essais).

*

Le niveau de déformation du métal

Du fait de la friction béton/connecteur, il n'est pas évident que l'amplitude de charge ou le ratio de charge soient proportionnels à l'amplitude ou au ratio de déformation du métal du connecteur ou de la soudure. l 115 I estime qu'une partie de la dispersion observée peut être attribuée à ce facteur.

- 49 -

IX.5 - MODE DE RUPTURE EN FATIGUE Si la charge maximale Qmax est voisine de Que, charge limite ultime relevée lors des essais statiques, alors les modes de rupture en statique et en fatigue sont identiques. Au contraire, plus ces charges sont différentes, plus les modes de rupture le sont. A l'exception des butées arceaux, la rupture se produit toujours dans 1 'acier pour tous les connecteurs étudiés. On relève :

*

Pour les goujons Plusieurs types de rupture peuvent être envisagés

11201

Mode A La fissure est initialisée à l'interface goujon/soudure puis se propage dans cet interface ou dans le métal de la soudure, ou de la membrure. Ce type de rupture se produit pour des ratios de charge négatifs ou faiblement positif l 9 I ou en sollicitation répétée l 1201 avec des charges maximales faibles. Mode B Initialisation et rupture dans le corps du goujon a une hauteur d'une diamètre par rapport à la membrure. Ce type de rupture n'a été constaté que par 1301 dans le cas d'essais de goujons avec une cavité à la base. Mode C Rupture consécutive à un endommagement excessif du béton. Ce type de rupture se produit pour goujons l 9 I pour des ratios lr positifs (sollicitations ondulées) et pour des charges maximales élevées avec des ratios importants.

*

Pour les connecteurs en U

La rupture est très puis se propage soit ruptures initialisées constatées que pour des charge fortes 191 •

191

fréquemment initialisée dans la soudure l 116 I , dans le congé soit dans l'âme du connecteur. Les dans l'âme sont peu nombreuses et n'ont été charges maximales faibles et des amplitudes de

- 50 -

IX,6 - FORMULES DE RËSISTANCE CONNECTEURS EN U

*

Johnson

N sr8 = 2,os/1022 Sr amplitude de contrainte dans la soudure (N/mm2) formule valable pour un ratio de charge positif.

*

Mainstone

Qmax - Qmin = mJ W = largeur du connecteur (pouces) B = 4.000 pour N = 105 cycles 3.200 N = s.105 cycles 2.600 N = 2.106 cycles.

POUR LES BARRES

*

Johnson 1986

Nsrs = 3,494 1020 lr>O, Sr amplitude de contrainte dans la soudure (N/mm2) ratio de charge positif

IX.7 - VARIATION DE RAIDEUR DU CONNECTEUR AU COURS DE L'ESSAI DE FATIGUE IX.7.1 - Glissements Au cours de l'essai de fatigue, le glissement à charge donnée et quel que soit le type de connecteur augmente (jusqu'à 300%) avec le nombre de cycles et quel que soit le ratio de charge (lr positif ou négatif) (voir fig 191 l pl IX.5). Pour les sollicitations alternées (lr = -1), l'accroissement de glissement est identique pour le sens positif et le sens négatif : la valeur moyenne reste nulle. L'accroissement de soulèvement DS reste toujours proportionnel à l'accroissement de glissement DG (191). Pour une amplitude de charge donnée, l'amplitude des glissements est une fonction inverse de la charge moyenne 191.

- 51 -

11201 prec1se que l'accroissement de glissement constaté à chaque cycle (delta gc) est fonction de l'amplitude de charge (Delta Q) et de la charge ultime statique : (Q'ue) log (delta gc)

= -10

+ 0,13 Delta Q

Q'ue Selon les travaux de Foley et Oehlers, l'accroissement de glissement par cycle est : df = 1,70.10-S (Qmax-Qmin)4.55 Que

IX.7.2 - Courbe charge glissement (essai statique post fatigue) Au cours de l'essai de fatigue, la raideur du connecteur (goujons de 13 ou de 19 mm de diamètre) reste identique (ou devient très légèrement supérieure) à celle observée lors du premier cycle de charge (voir figure 7.11711, planche 1x.s. Les analyses statistiques réalisés dans le cadre de ces travaux montrent que la raideur du connecteur après sollicitations ondulées est trois fois plus importante que lors du premier essai ( Kc voisin de 2, 8 Ks)(planche IX.5 - figure 11711.7). On montre aussi que Kc augmente linéairement durant les essais de fatigue, étant plus important à la rupture : (Kc voisin de 3,2 Ks pour l'étude de Foley).

IX.8 - FATIGUE DE LA MEMBRURE SEULE De nombreux essais ont été réalisés dans le passé afin de juger de l'incidence d'une soudure de connecteur sur la durée de vie en fatigue de la membrure. Le document Eurocode n°3 fixe des règles sur ce sujet. En ce qui concerne les connecteurs en cornière, des essais réalisés (et non publiés) sur une poutre métallique seule et sollicitée en flexion circulaire montrent que le coefficient de concentration de contraintes dans la membrure est de l'ordre de 2 et que la fissuration se produit toujours à l'interface cordon avant/membrure.

Différents corps d'épreuves

1

PLANCHE

+ ( 321

PUSH·OUT

[136] (1281 PUSH·OUT (1671 cité par (11

IPUSH~ AROUND

1

(121J

14•

CISAIU.EHENT GIRATOIRE

12"x 5"

R.S.J.

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Concrete Slab

Q.ftl

CHARGE I GL .SSEMEHT 1163! goujons 19x100 16

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PUSH·O FF (1361

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4

(1361 [21]

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25 mm Plth mic:hi.-..d on both f•cu

(301 SECTION

B·B

t32) série 1 SECTION A · A

PUSH · IN

m_ 1

PLANCHE fil.2

- 53 -

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20

~ Fallure of Connection in Baom

-.........; ......::: ~ Initial Connector Failure ln Beam

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Connector Foilure ln Pushout

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15

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10 8

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10 4

NUMBER OF CYCLES TO FAILURE (N)

1[116J 1 Figure

13.

Comparison of initial connector failure and final failure of shear connection in composite beams.

courbes durée de vie en fonction de /'amplitude de contrainte pour des connecteurs appartenant à des poutres et des corps d'épreuves push-out [ 116 J

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glissement moyen (0,0001 inch) C_7_J__ Fi_g_1_,a\ Conséquences de la suppression de lladhérence

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a - adhérence naturelle de l'ensemble

o-

adhérence au niveau du connecteur détruite

c - adhérence détruite au niveau de la poutre et du connecteur

- 54 -

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13•65 mm

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