Poteaux rigides dans RF-/JOINTS Steel – Column Base

Article technique

Le calcul de structure ne permet pas que de déterminer et vérifier les efforts internes et déformations. Il permet également d’assurer que les forces et moments d’une structure soient générés de manière fiable et appliqués à la fondation. Dlubal Software fournit toute une gamme de produits pour le calcul et la vérification d’assemblages en bois et en acier. Le module additionnel RF-/JOINTS Steel – Column Base vous permet de vérifier des pieds de poteaux articulés et encastrés. La vérification peut être réalisée pour des pieds de poteaux avec ou sans raidisseurs.

Cet article présente un exemple de vérification de section de poteau dans une fondation creuse en béton. Cet exemple est également décrit dans [1].

Système

Le poteau est une section HEB 280 en acier S 235 JR.

Figure 01 – Système et chargement selon [1]

Les paramètres géométriques du pied de poteau sont définis dans la fenêtre 1.4 de RF-/JOINTS, conformément à [1]. La profondeur d’encastrement sélectionnée est de 65 cm.

Figure 02 – Fenêtre 1.4 Base dans RF-/JOINTS

Les paramètres de platine de pied sont définies dans la fenêtre 1.5.

Figure 03 – Fenêtre 1.5 Poteau dans RF-/JOINTS

Efforts internes

Les efforts internes de calcul suivants sont disponibles:
NEd = 396.0 kN
VEd = 21.5 kN
MEd = -118.0 kN

Calcul de la profondeur requise du creux

La valeur déterminante est la profondeur d’encastrement minimale calculée à partir de la résistance du béton.

Figure 04 – Fenêtre 3.1 Vérification – Résumé avec détails de la profondeur requise du creux

La profondeur minimale d’encastrement requise est de 54,86 cm. La profondeur sélectionnée de 65 cm est donc satisfaisante.

Calcul de la résistance de la section du poteau

La distribution des forces et moments dans le poteau correspond à la distribution suivante, selon [1].

Figure 05 – Distribution des forces et moments dans le pied de poteau selon [1]

La contrainte normale issue du moment maximal est calculée comme ceci :
$${\mathrm\sigma}_\mathrm{Ed}\;=\;\frac{\mathrm N}{\mathrm A}\;+\;\frac{\max\;{\mathrm M}_{\mathrm e,\mathrm d}}{{\mathrm W}_\mathrm y}\;=\;\frac{396.0}{131.0}\;+\;\frac{11,818.7}{1,380.0}\;=\;11.6\;\mathrm{kN}/\mathrm{cm}²$$

Le suivant est appliqué pour la contrainte de cisaillement maximum :
$${\mathrm\tau}_\mathrm{Ed}\;=\frac{\max\;{\mathrm V}_{\mathrm e,\mathrm d}\;\cdot\;{\mathrm S}_\mathrm y}{{\mathrm I}_\mathrm y\;\cdot\;\mathrm t}\;=\;\frac{310.18\;\cdot\;767.00}{19,270.00\;\cdot\;1.05}\;=\;11.76\;\mathrm{kN}/\mathrm{cm}²$$

Les contraintes correspondantes et les détails de calcul peuvent être trouvés dans le tableau de résultats sous la résistance des sections.

Figure 06 – Fenêtre 3.1 Vérification – Résumé avec les détails de la résistance de la section de poteau

Calcul du poteau dans le creux

La Figure 05 affiche les positions pertinentes pour le calcul. La section B-B de la face en compression est déterminante :

La contrainte normale dans la direction X est calculée comme suit :
$${\mathrm\sigma}_{\mathrm X,\mathrm d}\;=\;\frac{-\mathrm N}{\mathrm A}\;-\;\frac{{\mathrm M}_{\mathrm e,\mathrm b,\mathrm d}}{{\mathrm l}_\mathrm y}\;\cdot\;{\mathrm z}_1\;=\;\frac{-396.0}{131.0}\;-\;\frac{3,897.3}{19,720.0}\;\cdot\;9.8\;=\;-5.0\;\mathrm{kN}/\mathrm{cm}²$$

La contrainte normale suivante agit dans la direction Z :
$${\mathrm\sigma}_{\mathrm Z,\mathrm d}\;=\;0.45\;\cdot\;\frac{{\mathrm p}_\mathrm{Rd}}{\mathrm t}\;\cdot\;{\mathrm\alpha}_\mathrm b\;=\;0.45\;\cdot\;\frac{12.34}{1.05}\;\cdot\;0.55\;=\;2.90\;\mathrm{kN}/\mathrm{cm}²$$

La contrainte de cisaillement maximum est :
$${\mathrm\tau}_\mathrm{Ed}\;=\;\frac{\max\;{\mathrm V}_{\mathrm e,\mathrm d}\;\cdot\;{\mathrm S}_{\mathrm y,1}}{{\mathrm I}_\mathrm y\;\cdot\;\mathrm t}\;=\;\frac{310.18\;\cdot\;716.58}{19,270.00\;\cdot\;1.05}\;=\;10.99\;\mathrm{kN}/\mathrm{cm}²$$

Les détails de calcul de la fenêtre 3.1 comprend les contraintes et coefficients correspondants :

Figure 07 – Fenêtre 3.1 Vérification – Résumé avec détails de calcul du poteau dans le creux

Le programme complète le calcul par l’analyse de l’assemblage en compression et des soudures. Tout de même, nous n’en parlerons pas dans cet article.

Résumé

RF-/JOINTS Steel – Column Base permet de calculer les pieds de poteau articulés ou encastrés. Dans le cas d’un poteau dans un creux de fondation, le module analyse la profondeur du creux, la résistance de la section de poteau et la résistance du poteau dans le pied en considérant la traction grandissante et les contraintes de compression. L’analyse est complétée par le calcul du béton sous la platine de pied en compression, ainsi que par la vérification des soudures entre la platine de pied et le poteau.

Littérature

[1]  Kahlmeyer, E., Hebestreit, K., & Vogt, W. (2012). Stahlbau nach EC 3 (6th ed.). Cologne: Werner.
[2]  Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings; EN 1993-1-1:2005 + AC:2009
[3]  Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-8: Design of joints; EN 1993-1-8:2005 + AC:2009
[4]  Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings; EN 1992-1-1:2004 + AC:2010
[5]  Manual RF-/JOINTS. (2015). Tiefenbach: Dlubal Software. Download.

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