Dans la vérification habituelle des charges statiques, la vérification des jonctions dans les portiques en béton armé n’est généralement pas critique et donc généralement non requise. Toutefois, les sollicitations sismiques entraînent des contraintes très élevées dans le volume limité des nœuds, de sorte que les jonctions poutre-poteau sont cruciales pour la sécurité sismique des portiques en béton armé.
Mécanisme de rupture
La figure a) ci-dessous montre les forces agissantes dues aux sollicitations sismiques pour un nœud de jonction poteau-poutre interne.
Les figures b) et c) présentent le mécanisme de transfert des charges de cisaillement pour la zone du nœud. Ce mécanisme se divise en deux composants.
Dans le premier mécanisme b), le mécanisme de la bielle de compression, la force de cisaillement de la jonction se concentre sur une bielle de compression en béton. Les armatures transversales assurent un serrage du béton, permettant une plus grande déformabilité de la bielle, mais seulement jusqu’à ce que la limite élastique de l’acier soit atteinte.
Dans le deuxième mécanisme c), le mécanisme de treillis, la composante de la force de cisaillement attribuée à l’adhérence le long des armatures longitudinales dans la zone du nœud est en équilibre avec un mécanisme de treillis formé par des bielles de compression en béton et des armatures de cadres verticales et horizontales de la zone du nœud.
La capacité de résistance au cisaillement résulte de la somme des composants de la force de cisaillement selon ces deux mécanismes.
Nœuds de jonction poteau-poutre internes et externes
Étant donné que le comportement sismique des jonction poteau-poutre est principalement influencé par leur position dans le portique en béton armé spatial (tridimensionnel), les nœuds internes et externes doivent être distingués.
L’image suivante illustre les types de nœuds sismiques.
Détermination de l’effort tranchant horizontal Vjdh sur le noyau en béton du nœud
Détermination requise pour DCH
Dans la jonction poteau-poutre, un saut dans la distribution des moments des poteaux intervient. Le noyau en béton de la jonction est ainsi soumis à des contraintes de cisaillement très élevées. Ce comportement est illustré dans l’image suivante.
Pour déterminer l’effort tranchant horizontal agissant sur le noyau de la jonction entre les poutres et poteaux principaux, les conditions les plus défavorables sous l’action sismique doivent être considérées. Cela signifie, par exemple, que les capacités des poutres de la jonction sont combinées avec les valeurs les plus faibles des efforts tranchants dans les autres éléments du portique.
L’effort tranchante horizontal Vjdh agissant peut ainsi être déterminée selon l’EC8, 5.5.2.3 (1) à (3) à l’aide des formules de calcul suivantes.
- Pour les nœuds internes selon (5.22)
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As1 |
Aire d’armature longitudinale de la poutre 1 |
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As2 |
Aire d’armatures longitudinales de la poutre 2 |
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VC |
Effort tranchant du poteau situé au-dessus du nœud j en situation de projet sismique |
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yRd |
Facteur tenant compte de la sur résistance, ne doit pas être inférieur à 1,2. |
- Pour les nœuds externes selon (5.23)
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As1 |
Surface des armatures longitudinales d’une poutre |
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VC |
Effort tranchant du poteau au dessus du nœud j en situation de projet sismique |
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yRd |
Facteur de prise en compte de la sur résistance, ne doit pas être inférieur à 1,2 |
Dans le cadre de la détermination de l’effort tranchant horizontal Vjdh, toutes les directions principales doivent être vérifiées. L’effort tranchant est déterminé, par exemple, en direction y du poteau, pour l’effort tranchant horizontal positif ainsi que le négatif, en tenant compte des composants d’armature correspondants. L’équilibre des forces en direction positive et négative de l’effort tranchant nodal horizontal est illustré dans l’image suivante (effort tranchant du poteau non-inclus).
Vérification
Une vérification de la jonction est requise conformément à l’EC 8 pour la classe de ductilité DCH. À cette fin, une vérification de la section pour le transfert de la compression diagonale et de la traction diagonale est requise.
Les règles de construction doivent être observées tant pour la haute classe de ductilité (DCH) que pour la classe de ductilité moyenne (DCM).
Vérification de la compression diagonale
Vérification requise pour DCH
La compression diagonale engendrée dans le nœud ne doit pas dépasser la résistance à la compression du béton en cas de contraintes de traction transversales. La compression diagonale résulte des mécanismes de bielle diagonaux du nœud.
La vérification peut être effectuée à l’aide des équations résumées ci-dessous. (EN 1998-1, 2013, 5.5.3.3, (5.33))
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bj |
Largeur de colonne effective |
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Vjdh |
Effort tranchant horizontal agissant sur le noyau en béton des nœuds |
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Facteur de réduction dû à l’extension transversale |
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Valeur de la force longitudinale dans la situation sismique |
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hjc |
Distance entre les couches les plus extérieures des armatures de poteau |
Largeur du nœud impliqué bj
La largeur du nœud impliqué bj peut être calculée avec l’équation décrite ci-dessous. (EN 1998-1, 2013, 5.5.3.3, (5.34a) et (5.34b))
Cela nécessite de déterminer les largeurs des nœuds impliquées dans les deux directions (y et z) du poteau en examinant éventuellement les deux poutres (+y et -y et +z et -z) du nœud.
Vérification de la traction diagonale
Vérification requise pour DCH
Règles de construction
À observer pour DCM et DCH
Armatures de confinement horizontales
Les armatures de confinement horizontales dans les nœuds des poutres et poteaux principaux soumis à la sismicité ne doivent pas être inférieures aux armature de cadre dans les zones critiques des poteau, c’est-à-dire que les armatures de cadre doivent traverser le nœud.
Armatures longitudinales
Au moins une barre intermédiaire verticale doit être prévue de chaque côté.