Analyse de la capacité porteuse d’assemblages boulonnés d’ossatures selon EN 1993-1-8

Article technique

Lorsque vous calculez des assemblages de poutres en I résistantes à la flexion, celles-ci doivent être décomposées en parties individuelles. Pour les composants basiques d’un assemblage, des formules individuelles sont listées pour le calcul de capacité porteuse et de la rigidité. Les assemblages d’ossatures peuvent être calculés dans RFEM/RSTAB grâce au module RF-/FRAME-JOINT Pro.

Figure 01 – Assemblage d’ossature dans RF-/FRAME-JOINT Pro

Les composants de base d’un assemblage boulonné rigide sont :

  • Âme de poteau avec contrainte de cisaillement
  • Âme de poteau avec compression transversale
  • Âme de poteau avec traction transversale
  • Semelle de poteau en flexion
  • Platine d’about avec contrainte de flexion
  • Semelle et âme de poutre ou de poteau avec contrainte de compression
  • Âme de poutre avec contrainte de traction
  • Boulons avec contrainte de traction
  • Boulons avec contrainte de cisaillement
  • Soudures
  • Jarrets

Alors que les calculs des composants de base peuvent être réalisés de manière relativement simple et facile à l’aide des formules habituelles, la vérification de la platine d’about avec contrainte de flexion, ainsi que la semelle de poteau avec fléchissement sont fastidieuses. Pour ces deux composants, une semelle de tronçon en T équivalente est utilisée comme modèle analytique.

Semelle de tronçon en T

Un té est extrait du modèle. Les rangées de boulons sujettes à la contrainte de traction sont considérées et évaluées individuellement, puis ensembles. La capacité porteuse déterminante est déterminée à partir de la résistance la plus faible de la somme des rangées de boulons individuelles ou de la valeur de groupe. Les boulons sont combinés en groupes de boulons reposant dans les semelles ou raidisseurs. Afin de calculer la platine d’about avec contrainte de flexion, un tronçon en T est créé à partir de la platine d’about avec une âme de poutre pour les rangées de boulons internes. Dans le cas d’une platine d’about surplombante avec une rangée de boulons externe, le tronçon en T de la platine d’about correspond à la semelle de poteau. Afin de pouvoir également calculer la partie en surplomb de la platine d’about, celle-ci sera divisée et miroitée sur la semelle de tronçon en T équivalente.

Figure 02 – Tronçon en T de la platine d’about

Afin de calculer la semelle de poteau en flexion, le tronçon en T est créé à partir de la semelle et l’âme de poteau.

Figure 03 – Tronçon en T du poteau

L’effort de contact Q, qui peut avoir lieu entre le bord libre et la rangée de boulons, est appliquée comme la résultante de la pression de surface dans l’espacement de contact au point de contour de la semelle du tronçon. Il est possible d’obtenir une capacité porteuse considérablement supérieure avec les efforts de contact. Ainsi, lors de la modélisation, il est raisonnable de disposer les boulons de sorte qu’un maintien puisse également être exploité. Par exemple, l’effort de contact peut être appliqué en disposant un espacement entre la rangée de boulons et l’âme de poutre.

Figure 04 – Modèle analytique du tronçon en T

Modes de ruine

Trois modes de ruine sont possibles.

Mode 1 : Plastification totale de la semelle
Dans le cas d’une platine d’about souple, des articulations plastiques sont créées dans les axes des boulons et près de l’âme de poutre sans atteindre l’effort de ruine de boulon. La capacité porteuse de la semelle du tronçon en T équivalent peut être calculée selon deux méthodes différentes, à condition que les efforts de contact puissent avoir lieu. RF-/FRAME-JOINT Pro applique la méthode 1.

Figure 05 – Mode de ruine 1

Si aucun effort de contact n’a résulté du calcul, la capacité porteuse est divisée par deux. Le même mode de ruine apparaît en Mode 2.

Figure 06 – Ruine en Mode 1 et 2 sans efforts de contact

Mode 2 : Ruine de boulons avec plastification de la semelle
Dans le cas d’une combinaison optimale entre l’épaisseur de platine d’about et diamètre de boulon, une articulation plastique a lieu proche du tronçon en T, ainsi le boulon est en ruine.

Figure 07 – Mode de ruine 2

Mode 3 : Ruine de boulons
Dans le cas d’une platine d’about rigide et des boulons sous-dimensionnés, ceux-ci sont en ruine sans apparition d’articulation plastique. Ce mode de ruine doit être évité tant que possible car il rend l’assemblage inefficace.

Figure 08 – Mode de ruine 3

Longueurs efficaces

Les longueurs efficaces sont requises pour déterminer le moment résistant plastique du tronçon en T et ne doit pas forcément correspondre aux longueurs réelles du modèle.

En utilisant les longueurs efficaces du tronçon en T, l’environnement 3D de l’assemblage est considéré afin d’obtenir des capacités de charge identiques pour le modèle analytique et le modèle réel.

Figure 09 – Longueur efficace

En fonction de la géométrie et du mode de ruine, la platine d’about peut obtenir un patron de ligne de plastification circulaire ou rectiligne qui peut avoir un impact considérable sur les longueurs efficaces des tronçons en T. Dans le cas d’une ruine plastique sur la platine d’about, une cône de plastification apparaît, il ne peut pas se former en Mode 2 et ainsi prend un forme de plastification non-circulaire.

Figure 10 – Patron de ligne de plastification

Détermination du moment résistant

Le moment résistant d’un assemblage est calculé à partir de la somme de la résistance en traction déterminée pour chaque rangée de boulon multipliée par l’espacement au point de compression.

Si la résistance en traction résultante du calcul des rangées de boulon comme un groupe est inférieure à la somme des semelle de tronçon en T individuelles, la rangée respective ne doit appliquer que le composant qui contribue à la capacité porteuse totale du groupe de boulons.

L’axe central de la semelle en compression doit être supposé comme le point de compression.

Figure 11 – Moment résistant

Plus d'informations

Contactez-nous

Contactez-nous

Vous avez des questions relatives à nos produits ? Vous avez besoin de conseils pour votre projet en cours ? Contactez-nous ou visitez notre FAQ, vous y trouverez de nombreuses astuces et solutions.

+33 1 78 42 91 61

info@dlubal.fr

RFEM Logiciel principal
RFEM 5.xx

Programme de base

Logiciel de calcul de structures aux éléments finis (MEF) pour les structures 2D et 3D composées de plaques, voiles, coques, barres (poutres), solides et éléments d'assemblage

Prix de la première licence
3 540,00 USD
RSTAB Logiciel principal
RSTAB 8.xx

Programme de base

Logiciel de calcul de structures filaires composées de charpentes, poutres et treillis. Il permet d'effectuer le calcul linéaire et non-linéaire et de déterminer les efforts internes, déformations et réactions d'appui

Prix de la première licence
2 550,00 USD
RFEM Assemblages
RF-FRAME-JOINT Pro 5.xx

Module additionnel

Conception d'assemblages rigides boulonnés selon l'Eurocode 3 ou DIN 18800

Prix de la première licence
1 120,00 USD
RSTAB Assemblages
FRAME-JOINT Pro 8.xx

Module additionnel

Conception d'assemblages d'encastrement boulonnés selon l'Eurocode 3 ou DIN 18800

Prix de la première licence
1 120,00 USD