Vérification du flambement par distorsion de la semelle inférieure d'une poutre en acier selon GB

0. Avant-propos

Le chapitre 6.2.7 de la norme des structures en acier GB 50017 [1] décrit la méthode de calcul pour vérifier le flambement par distorsion d'une poutre de portique. Par rapport à la norme précédente, cette section représente une nouvelle vérification.

Cette section concerne le calcul de stabilité de la section de moment négatif d'une poutre de portique. Elle sert de base pour vérifier la stabilité de la semelle inférieure de la poutre ou si des mesures structurelles doivent être prises.

Lorsqu'une dalle en béton est posée sur la semelle supérieure, son effet est comparable à un appui latéral (structure mixte), ce qui évite les problèmes de stabilité de type déversement. Si la distribution du moment fléchissant est négative, la semelle inférieure est comprimée et la semelle supérieure est en traction.

Lorsque la semelle supérieure est maintenue, la semelle inférieure peut céder latéralement sous la charge de compression. Si l'appui latéral n'est pas suffisant en raison de la rigidité de l'âme, l'angle entre la semelle inférieure et la ligne de coupe de l'âme est variable, de sorte qu'il existe une possibilité de flambement par distorsion de la semelle inférieure.

1. Méthode d'analyse

1.1 Flambement par distorsion

Si les poutres à ossature métallique ne tiennent pas compte de l'obstruction de la déformation par les dalles supérieures en béton, les barres se déforment et se tordent librement. Cela signifie que l'instabilité totale de la barre se produit (déversement, norme acier, Section 6.2.1). Étant donné que la poutre en acier et les dalles en béton existent comme deux composants indépendants, la compatibilité des déformations ne s'applique pas dans cette situation.

Cependant, si la poutre porteuse de la structure en acier est soutenue latéralement par des dalles en béton, il n'est généralement pas nécessaire de vérifier sa stabilité : Selon GB 50017, Section 6.2.1, il n'est pas nécessaire de vérifier le déversement de la poutre si les dalles en béton sont solidement connectées à la semelle comprimée de la poutre, de sorte que le déplacement latéral de cette semelle comprimée soit empêché. Dans RFEM, il existe plusieurs manières de modéliser l'effet composite des barres et des dalles, telles que les poutres nervurées et les barres de modèle surfacique. Cependant, en comparaison avec les explications ci-dessus sur les poutres de portique, celles-ci représentent des composants intégraux des dalles en béton. Vous trouverez de plus amples informations à ce sujet dans les articles correspondants de notre base de connaissances et dans nos manuels.

Le résultat du calcul EF est affiché dans la figure ci-dessus pour le cas où la semelle supérieure de la poutre de portique est maintenue. La semelle inférieure tourne ainsi autour du centre de la semelle supérieure. Par conséquent, selon [1] Section 6.2.7, la stabilité de la semelle inférieure doit être vérifiée.

1.2 Méthode de vérification selon l'EC 3

La méthode de vérification selon l'EC 3 [2], Sections 6.3.2.4, 6.3.5.2 et BB.2 diffère de la norme GB pour les structures en acier. Les composants avec des semelles comprimées appuyées latéralement peuvent ne pas être considérés comme présentant un risque de flambement par torsion si certaines conditions sont remplies. La rigidité en rotation et donc le maintien torsionnel de la semelle inférieure sont vérifiés en premier lieu lors de la vérification par rapport au flambement par distorsion des poutres de portique, comme le montre la figure suivante.

1.3 Vérification de la stabilité dimensionnelle de la semelle inférieure selon GB 50017

Si la poutre porteuse a un moment fléchissant négatif dans la zone proche de l'appui et qu'il y a une dalle en béton sur la semelle supérieure, le calcul de stabilité de la semelle inférieure de la poutre selon la section 6.2.7 [1] doit répondre aux exigences suivantes :

(1) Si λ_n,b ≤ 0.45, aucune vérification n'est requise pour la semelle inférieure.

(2) Si la condition (1) n'est pas remplie, la stabilité de la semelle inférieure doit être calculée selon la formule suivante :

Où :

• b₁ - largeur de la semelle de compression (mm)
• t₁ - épaisseur de la semelle de compression (mm)
• W_1x - module de la section brute autour de la fibre comprimée la plus résistante dans le plan du moment fléchissant (mm3)
• ψ_d - facteur de stabilité
• λ_{n, b} - élancement limite normalisé
• σ_cr - contrainte critique pour le flambement par distorsion (N/mm2)
• l - longueur entre les points d'appui latéral (mm)

Dans RFEM, cette fonction peut être activée dans la configuration pour l'ELU.

Les points d'appui latéraux peuvent être spécifiés pour les longueurs de flambement.

(1) Après avoir ajouté les nœuds intermédiaires, le programme calcule automatiquement la longueur d'appui latéral dans la zone de moment négatif de la poutre de portique. Les autres longueurs de calcul restent inchangées. La distance d'appui latéral est automatiquement prise en compte.

(2) Les spécifications pour les combinaisons de charges et les situations de projet restent inchangées.

(3) Si la limite d'élancement n'est pas dépassée, le résultat du calcul indique que la stabilité de la semelle inférieure de la barre n'est pas calculée. Sinon, une analyse exacte de flambement par distorsion est effectuée afin de déterminer si d'autres points appuyés latéralement sont nécessaires.

(4) Les semelles comprimées à appui latéral doivent encore répondre aux exigences de la norme antisismiques GB 50011, chapitre 8.3.3.

2. Résumé

Dans cet article, la procédure de calcul pour la vérification du flambement par distorsion de la semelle inférieure a été présentée. Le programme vérifie si les conditions du maintien torsionnel sont remplies par les appuis latéraux ou si une vérification supplémentaire doit être effectuée afin d'exclure le flambement par distorsion. Les détails de la vérification sont simples et compréhensibles.

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