ETUDE ET CARACTERISATION DES ASSEMBLAGES MIXTES DE TYPE POUTRE-POTEAU SELON L EUROCODE- 4

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1 REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMLOCRATIQUE ET POPULAIRE Minitère de l'eneignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Univerité Mentouri Contantine aculté de cience de l'ingénieur Département De Génie Civil N d'ordre :... N de Série : MEMOIRE Préenté pour l'obtention du Diplôme de MAGISTER Spécialité : GENIE CIVIL Option : MECANIQUE DES STRUCTURES Par : SLIMANI RACHID THEME : ETUDE ET CARACTERISATION DES ASSEMBLAGES MIXTES DE TYPE POUTRE-POTEAU SELON L EUROCODE- 4 Soutenue Publiquement le :../ / 7 Devant le jury compoé de : Préident : M r MIMOUNE M Profeeur U. M. Contantine Examinateur : M r HOUARI H Profeeur U. M. Contantine M r TEOU A.H Docteur U. M. Contantine Rapporteur : M me MIMOUNE.Z Profeeur U. M. Contantine

2 Dédicace Je dédie ce modete travail à Me trè cher parent pour leur : amour, acrifice, patience, outien morale et matériel depui mon enfance juqu à ce Ma femme et me enfant Djihane et Me frère et Me ami et Ceux que j aime et je repect.

3 Remerciement Ce travail a été effectué au Laboratoire de Mécanique de Sol et de Structure (L.M.S.S) du département GENIE CIVIL de l univerité MENTOURI CONSTANTINE. Grâce à dieu, aux peronne qui m ont outenu et qui ne ont autre que me eneignant ce travail a pu avoir le jour. Comme guie de reconnaiance j adree me incère remerciement, mon grand repect et ma noble gratitude à mon encadreur M me MIMOUNE.Z, Profeeur à l univerité Mentouri Contantine pour on aide, e encouragement et l aide précieue qu elle m a apportée en faiant profiter largement de e connaiance. Je ne erai oublier a contante diponibilité. Je remercie également Monieur MIMOUNE M, Profeeur à l univerité Mentouri Contantine pour tou e encouragement et e effort afin que je puie réalier ce travail. Me remerciement vont également à me eneignant Monieur HOUARI H, Profeeur à l univerité Mentouri Contantine, Monieur TEOU A, Docteur à l univerité Mentouri Contantine, Monieur BOUMEI A, Profeeur à l univerité Mentouri Contantine, Monieur HALEELLAH S, maître de conférence à l univerité de Jijel, BOUSALEM B, maître de conférence à l univerité Mentouri Contantine. Ma incère reconnaiance va au Profeeur MIMOUNE MOSTEA, pour m avoir fait l honneur d être le préident de mon jury de outenance. J adree me incère remerciement à meieur le membre du jury : - M r HOUARI HACEN - M r TEOU MOHAMED ELHADI. Pour l intérêt bienveillant qu il ont accordé à ce travail. Je voudrai encore une foi leur exprimer ma profonde gratitude. Je tien à remercier tou ceux qui, d une manière ou d une autre, ont participé à la réaliation de ce travail.

4 TABLE DES MATIERES LISTE DES IGURES LISTE DES PHOTOS...7 LISTE DES TABLEAU...8 NOTATIONONS ET SYMBOLES... INTRODUCTION GENERALE...7 CHAPITRE I : GENERALITES SUR LES CONSTRUCTIONS MIXTES I-. INTRODUCTION...9 I-.DEINITION...9 I-3.DIERENTS TYPES D'ELEMENTS MIXTES... I-3-.LES POUTRES MIXTES. I-3--.LARGEUR PARTICIPANTE... I-3--.MOMENT D INERTIE D UNE SECTION MIXTE (NON ISSUREE).. I-3-.DEGRE DE CONNEXION...3 I-3-3. LES POTEAUX MIXTES 4 I-3-4.DALLE MIXTE...5 I-3-5.ASSEMBLAGE MIXTE...7 I-4.CARACTÈRISATIQUES DES MATERIAUX...8 I-4-.LE BÈTON...8 I-4-.ACIER D ARMATURE...3 I-4-3.ACIER DE CONSTRUCTION...3 I-4-4.TÔLES PROILÈES EN ACIER POUR DALLES MIXTES...33 I-5.AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES STRUCTURES MIXTES...34 I-5-.LES AVANTAGES...34 I-5-.LES INCONVENIENTS...39 I-6.EXEMPLES DE CONSTRUCTIONS MIXTES..39 I-6-.EXEMPLE N : MILLENNIUM TOWER (VIENNE-AUTRICHE).4 I-6-.EXEMPLE N : CITIBAN DUISBURG (DUISBURG-ALLEMANGNE)...4 I-6-3.EXEMPLE N 3 : PARING «DEZ» (INNSBRU-AUTRICHE)..43 I-7.CONCLUSION.45 I-8. OBJECTIS DU TRAVAIL 45

5 CHAPITRE II: DESCRIPTION ET ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE DES ASSEMBLAGES MIXTES II-.INTRODUCTION.47 II-.DÈINITION...47 II-3.DESCRIPTION DES ASSEMBLAGES MIXTES..48 II-4.CARACTERISATION DES ASSEMBLAGES MIXTES...53 II-5.ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE 53 II-5-.LES ASSEMBLAGES METALLIQUES.54 II-5--.RISHNAMURTHY et GRADDY (976)..54 II-5--.BURSI et LEONELLI (994)...55 II-5--3.GEBBEEN (994)..55 II-5--4.BURSI et JASPART (997).56 II-5--5.SHERBOURNE et BAHAARI (997).56 II-5-.LES ASSEMBLAGES MIXTES.57 II-5--.modèle de JOHNSON...57 II-5--.modèle de BENUSSI...59 II-5--3.modèle d ANDERSON...6 II-5--4.modèle d ARIBERT (995)..6 II-5--5.modèle de TSCHEMMERNEGG.65 II-5--6.modèle de l EUROCODE-3.68 II CLASSIICATION DES ASSEMBLAGES POUTRE POTEAU..7 II IDEALISATION DE LA COURBE DE COMPORTEMENT SELON L EC-3 ET 4.73 II ANALYSE GLOBALE DE LA STRUCTURE.74 II-6.CONCLUSION.75 CHAPITRE III: CARACTERISATION DES ASSEMBLAGES MIXTES SELON L EUROCODE-3 ET L EUROCODE-4 «LA METHODE DES COMPOSANTES» III - INTRODUCTION 77 III - METHODE DES COMPOSANTES...77 III -- IDENTIICATION DES COMPOSANTE..78 III -- CARACTERISATION DES COMPOSANTES...8 III --3 ASSEMBLAGE DES COMPOSANTES...8

6 III -3 APPLICATION DE LA METHODE DES COMPOSANTES AUX TROIS TYPES D ASSEMBLAGE MIXTE.8 III -3- ASSEMBLAGE AVEC PLAQUE DE CONTACT 83 A. Calcul du moment réitant 83 B. rigidité initiale S..84 J,ini C. calcul de réitance ( Rd.i ) et de rigidité ( i ) de compoante de l aemblage...86 C- Caractéritique géométrique...86 C- Calcul préliminaire.87 C-3 Calcul de la réitance et de la rigidité de compoante..86 D. Calcul de propriété mécanique de l aemblage 97 III -3- ASSEMBLAGE AVEC PLATINE D EXTREMITE LIMITEE.4 A. Calcul du moment réitant..4 B. rigidité initiale S.5 J,ini C. calcul de réitance ( Rd.i ) et de rigidité ( i ) de compoante de l aemblage 6 C- Caractéritique géométrique.6 C- calcul préliminaire 7 C-3 Calcul de la réitance et de la rigidité de compoante 7 D. Calcul de propriété mécanique de l aemblage..8 III -3-3 ASSEMBLAGE AVEC PLATINE D EXTREMITE NON DEBORDANTE A. Calcul du moment réitant.. B. rigidité initiale S.4 J,ini C. calcul de réitance ( Rd.i ) et de rigidité ( i ) de compoante de l aemblage...5 C- Caractéritique géométrique.5 C- calcul préliminaire...6 C-3 Calcul de la réitance et de la rigidité de compoante 6 D. Calcul de propriété mécanique de l aemblage..34 III-4 CONCLUSION 39 CHAPITRE IV : ELABORATION D UN PROGRAMME DE CALCUL DES ASSEMBLAGES MIXTE IV- INTRODUTION 4 IV- PRÈSENTATION DU LOGICIEL DE CALCUL (RIMAX-) DU MOMENT RESISTANT ET DE LA RIGIDITE INITALE...4 IV-- LE DELPHI..4 IV-- DESCREPTION DU LOGICIEL DE CALCUL (RIMAX-).4

7 IV--3 LES ORGANIGRAMMES DU CALCUL DU MOMENT RESISTANT ET DE LA RIGIDITE INITIALE.46 A. Aemblage mixte avec plaque de contact...47 B. Aemblage mixte avec platine d extrémité limitée.49 C. Aemblage mixte avec platine d extrémité non débordante 5 IV-3 RESULTATS DE L ETUDE PARAMETRIQUE..55 IV-3- CAS DE L ASSEMBLAGE MIXTE AVEC PLAQUE DE CONTACT 55 * LE MOMENT RESISTANT DE CALCUL...55 A.l influence du pourcentage de armature longitudinale (µ) de la dalle en béton...55 B. l influence de la hauteur du profilé métallique de la poutre:.58 C. l influence de la hauteur du profilé métallique du poteau pour µ.59% et (A46.69mm²)...6 *LA RIGIDITE INITIALE 63 A. l influence du pourcentage de armature longitudinale (µ) de la dalle en béton.63 B. l influence de la hauteur du profilé métallique de la poutre.65 C. Claification de aemblage avec plaque de contact...66 *LA CAPACITE DE ROTATION 68 -L influence de la hauteur du profilé métallique de la poutre ur la capacité de rotation de l aemblage.68 IV-3- CAS DE L ASSEMBLAGE MIXTE AVEC PLATINE D EXTREMITE LIMITEE.69 A. l influence du pourcentage de armature longitudinale (µ) de la dalle en béton..69 B. l influence de la hauteur ( h ) du profilé métallique de la poutre mixte.75 b IV-3-3 CAS DE L ASSEMBLAGE MIXTE AVEC PLATINE D EXTREMITE NON DEBORDANTE..8 A. l influence de l épaieur de la platine d extrémité..8 B. l effet de la préence de la deuxième rangée de boulon en traction..88 C. l influence du pourcentage de armature longitudinale (µ) de la dalle en béton..9 C. l influence de la hauteur de la poutre..96 IV-3 CONCLUSION. CONCLUSION GENERALE... REERENCE BIBLIOGRAPHIQUE...5 ANNEXE...7 RESUME...

8 LISTES DES IGURES ET DES TABLEAUX LISTES DES IGURES CHAPITRE I igure -: Poutre non mixte et poutre mixte...9 ugure-:poutre mixte... igure-3 : la largeur participante de la dalle. igure-4 : la largeur participante de la dalle dan le ca d une poutre continue... igure-5 : calcul de l inertie d une poutre mixte.. igure-6 : Type de connecteur de ciaillement..3 igure-7 : Type de connexion..3 igure-8:degré de connexion au ciaillement...4 igure-9:exemple de ection tranverale de poteaux mixte.5 igure-: Une coupe dan la dalle mixte 6 igure-:type de liaion acier-béton dan le dalle mixte..7 igure-: aemblage mixte de croiement poutre-poteau..8 igure-3 : Diagramme contrainte-déformation de calcul pour l armature.3 igure -4 : Relation contrainte-déformation...33 igure -5 : poteaux enrobé avec du béton.36 igure -6: la température dan un poteau enrobé oumie au feu..37 igure -7: la température dan une poutre enrobée oumie au feu 37 igure -8: La préence de armature dan la poutre mixte 38 igure-9: Millennium Tower Vienne (Autriche), vue en plan... 4 igure-: Plancher Slim-loor 44 CHAPITRE II igure - : Aemblage mixte...48 igure - : le aemblage dan le contruction...48 igure-3 : Type d aemblage...49 igure -4: Type d'aemblage Poteau à ection en H et poutre à ection en I 5 igure -5 : Aemblage mixte avec plaque de contact..5 igure -6 : Aemblage mixte avec platine d extrémité limitée...5

9 LISTES DES IGURES ET DES TABLEAUX igure -7 : Aemblage mixte avec platine d extrémité non débordante..5 igure -8 : modèle de JOHNSON-LAW..58 igure -9 : modèle de BENUSSI..59 igure - : modèle de ANDERSON..6 igure - : modèle de d ARIBERT 6 igure - : courbe du comportement elon ARIBERT..6 igure -3 : modèle de TSCHEMMERNEGG.66 igure -4 : Modèle de l EC-3.68 igure -5: Le moment réitant de calcul Mj.rd..69 igure-6: Rotation d un aemblage mixte ou un chargement ymétrique.69 igure -7: Comportement d'un aemblage 69 igure -8 : propriété caractéritique d une courbe moment-rotation d un aemblage poutre-poteau.7 igure -9 : claification de aemblage mixte..7 igure - : Claification de aemblage poutre-poteau par rigidité...7 igure -: Courbe M- φ non-linéaire..73 igure -: Idéaliation de courbe...74 CHAPITRE III igure3- : région et zone d un aemblage mixte type poutre-poteau...79 igure 3-: Modéliation implifiée elon l'en EC-4 8 igure 3-3 : Aemblage mixte avec plaque de contact..84 igure 3-4 : modèle de reort pour le aemblage mixte type poutre-poteau avec plaque. de contact.85 igure3-5 : Caractéritique géométrique de la poutre mixte 86 igure3-6 : Caractéritique géométrique de la poutre métallique 86 igure3-7 : Caractéritique géométrique du poteau.87 igure3-8 : caractéritique géométrique d Aemblage mixte avec plaque de contact.87 igure 3-9: diffuion de l effort de compreion...9

10 LISTES DES IGURES ET DES TABLEAUX igure 3-: Valeur du coefficient k wc( k wc. a ) et point où σ n,wc σ et calculée...9 ( ) com.ed igure3- : effort de compreion localié dan la emelle de la poutre 95 igure 3- : aemblage mixte avec platine d extrémité limité.4 igure 3-3 : Détermination du bra de levier Z..5 igure 3-4 : modèle de reort pour le aemblage mixte boulonné type poutre-poteau avec platine d extrémité limitée..5 igure3-5 : Caractéritique géométrique d un Aemblage poutre-poteau par platine d extrémité de hauteur limitée 6 igure 3-6 : aemblage mixte avec platine non débordante. igure 3-7 : Ditribution de effort intérieur...3 igure 3-8 : Modèle de reort pour un aemblage poutre-poteau avec platine d extrémité non débordante.5 igure3-9 : Caractéritique géométrique d un Aemblage poutre-poteau par platine d extrémité non débordante..6 igure 3- : tronçon en T équivalent..3 igure 3- : Mode de ruine de tronçon en Té...4 igure 3- : Dimenion d'un tronçon d'aemblage en T.5 igure 3-3 : Profilé en té oumi à la traction.5 igure 3-4 : Ruine platique de la emelle du profilé en té 6 igure 3-5 : Ruine mixte (ligne de platification et ruine de boulon) 7 igure 3-6: Mécanime platique.8 igure 3-7 : chéma de charnière platique dan une emelle [fig. J-3-4 de l annexej] 9 CHAPITRE IV ugure4- : la orm du logiciel..4 ugure4- : la orm du logiciel..4 ugure4-3 : la orm3 du logiciel..43 3

11 LISTES DES IGURES ET DES TABLEAUX ugure4-4 : la orm 4 du logiciel.44 ugure4-5 : la orm5 du logiciel..45 ugure4-6 : la orm6 du logiciel..46 igure 4-7 : Organigramme du calcul du moment réitant et de la rigidité d un aemblage avec plaque de contact 47 igure 4-8 : Organigramme du calcul du moment réitant et de la rigidité d un aemblage avec platine d extrémité limitée...49 igure4-9 : Organigramme de calcul du moment réitant et de la rigidité pour un aemblage avec platine d extrémité non débordante...5 igure 4- : la variation de M ; en fonction de µ J Rd Pour le différent valeur de f k 57 igure 4- : la variation de M ; en fonction de hb J Rd Pour le différent valeur de f k..59 igure 4- : la variation de la rigidité initiale en fonction de µ.64 igure 4-3 : la variation de la rigidité initiale en fonction de hb.65 igure 4-4 : la variation de Φ CD en fonction de hb...68 igure 4-5 : La variation de M J.RD en fonction de Φ CD...69 igure 4-6 : la variation de Mj.rd en fonction de µ et de k pour un aemblage mixte type poutre-poteau avec platine d extrémité limitée..7 igure 4-7 : la variation de Mj.rd en fonction de µ et de hc pour un aemblage mixte type poutre-poteau avec platine d extrémité limitée...7 igure 4-8 : la variation de Sj.ini en fonction de µ et de k pour un aemblage mixte type poutre-poteau avec platine d extrémité limitée.7 igure 4-9 : la variation de S j.ini en fonction de µ pour un aemblage mixte type poutre-poteau avec platine d extrémité limité..73 igure 4- : la variation de Sj.ini en fonction de µ et de hc pour un aemblage mixte type poutre-poteau avec platine d extrémité limité..73 igure 4- : la variation de S j.ini en fonction de µ et de hc pour un aemblage mixte type poutre-poteau avec platine d extrémité limitée 74 4

12 LISTES DES IGURES ET DES TABLEAUX igure 4- : la variation de Mj.rd et M j.rd en fonction de hb pour un aemblage mixte type poutre-poteau avec platine d extrémité limitée.78 igure 4-3 : la variation de Mj.rd et M j.rd en fonction de hb et hc pour un aemblage mixte type poutre-poteau avec platine d extrémité limitée...78 igure 4-4 : la variation de Sj.ini et S j.ini en fonction de hb pour un aemblage mixte type poutre-poteau avec platine d extrémité limitée...79 igure 4-5 : la variation de Sj.ini en fonction de hb et de hc pour un aemblage mixte type poutre-poteau avec platine d extrémité limitée.79 igure 4-6 : la variation de S j.ini en fonction de hb et de hcpour un aemblage mixte type poutre-poteau avec platine d extrémité limitée 8 La figure 4-6 : la variation de réitance rd.5 et rd.5 en fonction de tp.8 La figure 4-7: la variation de réitance rd.3 et rd.3 en fonction de tp..8 La figure 4-8: la variation de rigidité 5et 5 en fonction de tp..83 igure4-9 : Variation de Mj.rd et M j.rd en fonction de l épaieur de la platine d extrémité non débordante.86 igure4-3 : Variation de Mj.rd en fonction de l épaieur de la platine d extrémité non débordante et de la hauteur du profilé du poteau enrobé avec du béton..86 igure4-3 : Variation de Sj.ini et S j.ini en fonction de l épaieur de la platine d extrémité non débordante 87 igure4-3 : Variation de Sj.ini et S j.ini en fonction de l épaieur de la platine d extrémité non débordante et de la hauteur du profilé du poteau enrobé avec du béton 87 igure 4-33 : Variation de Mj.rd en fonction de l épaieur de la platine d extrémité non débordante et du nombre de rangée de boulon en traction (poteau enrobé avec du béton)...89 igure 4-34 : Variation de Sj.rd en fonction de l épaieur de la platine d extrémité non débordante et du nombre de rangée de boulon en traction (poteau enrobé avec du béton).89 igure4-35 : Variation de S j.rd en fonction de l épaieur de la platine d extrémité non débordante et du nombre de rangée de boulon en traction (poteau non enrobé avec du béton)..9 5

13 LISTES DES IGURES ET DES TABLEAUX igure 4-36 : Variation de Z en fonction du µ pour le ca de aemblage mixte avec platine non débordante 93 igure 4-37 : Variation de Mj.rd et M j.rd en fonction du µ pour le ca de aemblage mixte avec platine non débordante 93 igure 4-38 : Variation de Mj.rd en fonction de µ pour le différent profilé HEB du poteau enrobé avec du béton pour le ca de aemblage mixte avec platine non débordante...94 igure 4-39 : La variation de Mj.rd en fonction de µ et de k pour le ca de aemblage mixte avec platine non débordante (ca du poteau enrobé)...94 igure 4-4 : Variation de Sj.ini en fonction de µ pour le ca de aemblage mixte avec platine non débordante.95 igure 4-4 : Variation de Sj.ini en fonction de µ et du profilé métallique du poteau enrobé avec du béton pour le ca de aemblage mixte avec platine non débordante...95 igure 4-4 : Variation de S j.ini en fonction de µ et du profilé métallique du poteau non enrobé avec du béton pour le ca de aemblage mixte avec platine non débordante...96 igure 4-43 : Variation de Mj.rd et M j.rd en fonction de la hauteur du profilé métallique de la poutre pour le deux ca de poteaux enrobé et non enrobé avec du béton pour le ca de aemblage mixte avec platine non débordante 98 igure 4-44 : Variation de Mj.rd en fonction de h b et en fonction de yb et yc pour le ca de aemblage mixte avec platine non débordante (poteau enrobé avec du béton)..98 igure 4-45 : Variation de M j.rd en fonction de h b et en fonction de yb et yc pour le ca de aemblage mixte avec platine non débordante (poteau non enrobé avec du béton)...99 igure 4-46 : Variation de Sj.ini et S j.ini en fonction de la hauteur du profilé métallique de la poutre d un aemblage mixte avec platine non débordante...99 ANNEXE igurea- : Valeur de α en fonction de λet λ 7 igurea- : pince et pa..7 igurea-3 : aemblage par boulon 8 igurea-4 : Préentation de la longueur L b...9 igure A-5: orce de levier dan le aemblage 6

14 LISTES DES IGURES ET DES TABLEAUX LISTES DES PHOTOS CHAPITRE I Photo -: Etape de la contruction de Millennium Tower (temp total de contruction 8 moi).4 Photo -: Millennium Tower Vienne (Autriche).4 Photo -3: Citibank Duiburg (Allemangne).4 Photo -4: vue générale du parking «DEZ».43 Photo -5: (A)-Elévation de poteaux mixte ur étage (B)-Aemblage de poutre de plancher lim-floor et de dalle de béton préfabriquée

15 LISTES DES IGURES ET DES TABLEAUX LISTES DES TABLEAUX CHAPITRE I Tableau - : principale caractéritique de béton.9 Tableau - : caractéritique de acier d armature...3 Tableau-3 : Déignation et caractériation de principaux acier de contruction...3 Tableau -4 : le tôle profilée conforme à la norme EN47.33 Tableau-5 : Comparaion entre poutre mixte et poutre métallique..35 Tableau-6 : Comparaion entre élément mixte et élément en béton armé 36 CHAPITRE II Tableau - : Type de modéliation d'aemblage..75 CHAPITRE III Tableau 3- : le étape de la méthode de compoante...78 Tableau 3- : région et compoante correpondante d un aemblage mixte...79 Tableau 3-3 : groupement en érie et en parallèle de compoante..8 Tableau 3-4 : Le différente compoante à prendre en compte pour chaque Type d aemblage mixte à étudier.83 Tableau 3-5 : Tableau récapitulatif de la méthode de compoante pour un aemblage avec plaque de contact...98 Tableau 3-6 : Tableau récapitulatif de la méthode de compoante pour un aemblage avec platine d extrémité limité...9 Tableau 3-7 : Tableau récapitulatif de la méthode de compoante pour un aemblage avec platine d extrémité non débordante 35 CHAPITRE IV Tableau 4-: Tableau de aemblage mixte étudié.54 Tableau 4-: Tableau de donnée de la poutre 54 8

16 LISTES DES IGURES ET DES TABLEAUX Tableau 4-3: Tableau de donnée du potaeu...54 Tableau 4-4: Tableau de donnée de la platine...55 Tableau 4-5: Tableau de donnée de boulon 55 Tableau 4-6: Tableau de donnée de la dalle en béton...55 Tableau 4-7 : variation de Tableau 4-8 : variation de M ; en fonction de µ J Rd Pour le différent valeur de f k...57 M ; en fonction de hb J Rd Pour le différent valeur de f k...58 Tableau 4-9 : variation de M ; en fonction de La hauteur J Rd du poteau (hc) pour µ.59% (A46.69mm²)...6 Tableau 4- : variation de rd.4 en fonction de f y.cp...63 Tableau 4- : variation de S j.ini en fonction de µ...64 Tableau 4- : variation de S j.ini ET S j en fonction de hb...65 Tableau 4-3 : tableau de calcul de I de la poutre mixte..66 b Tableau 4-4 : variation de la claification de aemblage avec la variation de µ 67 Tableau 4-5 variation de la claification de aemblage avec la variation de hb 67 Tableau 4-6 : variation de φ cd et de M j.rd en fonction de hb 68 Tableau 4-7 : tableau de la variation du moment réitant et de la rigidité initiale en fonction de µ et de k pour un aemblage mixte avec platine d extrémité limitée...7 Tableau 4-8 : tableau de la variation du moment réitant et de la rigidité initiale en fonction de µ et de hc pour un aemblage mixte avec platine d extrémité limitée..7 Tableau 4-9 : tableau de la variation du moment réitant et de la rigidité initiale en fonction de hb, de yb et de yc pour un aemblage mixte avec platine d extrémité limitée...76 Tableau 4- : tableau de la variation du moment réitant et de la rigidité initiale en fonction de hb et de hc 9

17 LISTES DES IGURES ET DES TABLEAUX pour un aemblage mixte avec platine d extrémité limitée..77 Tableau 4-: tableau de la variation de réitance et de rigidité de compoante 5,3,4 et 8 8 Tableau 4- : tableau de la variation du moment réitant et de la rigidité en fonction de l épaieur de la platine d extrémité et la hauteur du profilé métallique du poteau..85 Tableau 4-3 : tableau de la variation du moment réitant et de la rigidité initiale en fonction de l épaieur de la platine d extrémité et de rangée de boulon en traction.88 Tableau 4-4 : tableau de la variation du moment réitant et de la rigidité en fonction du µ et du profilé métallique du poteau pour le ca de aemblage mixte avec platine non débordante...9 Tableau 4-5 : tableau de la variation du moment réitant et de la rigidité en fonction du µ et du la nuance d acier de armature de la dalle en béton pour le ca de aemblage mixte avec platine non débordante..9 Tableau 4-6 : tableau de la variation du moment réitant et de la rigidité en fonction de la hauteur du profilé métallique de la poutre et du la nuance d acier de ce dernier pour le ca de aemblage mixte avec platine non débordante...93 ANNEXE TableauA-: Principale caractéritique géométrique du boulon..8 Tableau A-: Valeur recommandée pour β...9 Tableau A-3: valeur de la longueur efficace...

18 NOTATIONS ET SYMBOLES B : C : D : A : A c A b NOTATIONS ET SYMBOLES : Aire de la ection du poteau métallique. : Aire de la ection de la poutre métallique. a c : La ditance entre le bord upérieur de la dalle et le centre de Gravité de armature longitudinale de la dalle (enrobage). a : Épaieur utile (ou gorge) d'un cordon de oudure ur l'âme. w a : Épaieur utile (ou gorge) d'un cordon de oudure ur Semelle. f A b : Section réitance de la tige d'un boulon au fond de filet. A : Aire de ciaillement du poteau. vc A : L aire de la ection de armature longitudinale. A : Aire de la ection de la tige du boulon. β : Paramètre de tranformation. b c : La largeur de la ection du poteau métallique. b : La largeur de la ection de la poutre métallique. b b eff. b : La largeur efficace de la dalle en béton 3 b b eff c. wc beff. c b eff t. fc h.. : La hauteur efficace d'âme du poteau en compreion.. : La longueur efficace de la emelle du poteau en flexion (traction). b. : La longueur efficace de l'âme de la poutre en traction. eff wb C Un rapport Z. Z d wc : La hauteur de l'âme de la ection du poteau. d : La hauteur de l'âme de la poutre. wb d : La ditance entre le centre de gravité de la ection métallique de la poutre et le centre de gravité de la ection de armature longitudinale de la dalle. d w d m : Diamètre moyen entre le cercle circoncrit et le cercle incrit de la tête du boulon. d : L épaieur efficace de la dalle en béton. eff d : Diamètre de la partie non filetée de boulon. d : Diamètre nominal du trou de boulon.

19 NOTATIONS ET SYMBOLES E : : E a : Module d'élaticité de l'acier tructural e : La ditance verticale entre le centre de gravité de la rangée du boulon et le bord de pl la emelle inférieure de la poutre. E. : Module d'élaticité du béton. cm c E : Module d'élaticité de armateur de la dalle e : Epacement entre le connecteur de ciaillement. e : La ditance entre la centre de gravité de la rangée du boulon et la bord de la emelle du poteau (Ditance horizontale). d w e w 4 f y. c : La limite d'élaticité de l'acier de la ection du poteau f y. wc : La limite d'élaticité de l'acier de l'âme du poteau f. : La limite d'élaticité de l'acier de la emelle du poteau y fb f y. b : La limite d'élaticité de la l'acier de la ection de la poutre. f y. wb : La limite d'élaticité de la l'acier de l'âme de la poutre : La limite d'élaticité de la l'acier de la emelle de la poutre f y. fb f y. p f u. b f y. b : La limite d'élaticité de la platine d'extrémité : La réitance à la traction d'un boulon : La limite d'élaticité d'un boulon f ck : Réitance ultime du béton à 8 jour. f : La limite d'élaticité de l'acier de armature de la dalle. k f t Rd Bt. Rd V. Rd. : La réitance à la traction de boulon. : La réitance de calcul au ciaillement de boulon.. : La réitance de calcule de la compoante i. Rd i Rd. j : La réitance de calcule de l'aemblage. f y. cp : La limite d'élaticité de l'acier de la plaque de contact. c. Rd : La réitance de l'attache en compreion. : La réitance de l'attache en traction. t Rd c wc. Rd fc Rd. ti. : La réitance de calcule d'âme de poteau en compreion. : La réitance de calcule de la emelle du poteau en flexion elon le mode de ruine " i " c. cp. Rd : La réitance de calcul de la plaque de contact en compreion.

20 NOTATIONS ET SYMBOLES H: I: : L: h c : La hauteur de la ection du poteau h : La hauteur de la ection de la poutre h b p : La hauteur de nervure de la tôle profilée de la dalle. h c : La hauteur de la dalle en béton (où de la partie de béton ituée au deu de nervure de la tôle). h : La hauteur de l'écrou. n h : La hauteur de la tête du boulon. h h cp : La hauteur de la plaque de contact. I y. b I a : Le moment d'inertie par rapport à y de la ection de la poutre (par rapport à l'axe fort de l'inertie). k c : La rigidité d'un connecteur de ciaillement. : La rigidité de la compoante " i ". i eq : Le coefficient de rigidité de reort effectif. wc. a : Le coefficient qui prend en compte l'effet défavorable de contrainte longitudinale agiant ur l'âme de poteau en compreion. : La rigidité de la partie en traction de l'aemblage. t a wp. c wp.. : La rigidité de panneau d'âme en ciaillement du poteau non enrobé.. : La contribution du béton dan la rigidité de panneau d'âme en ciaillement du poteau enrobé. : Coefficient qui prend en compte l'effet défavorable de contrainte longitudinale fc agiant dan la emelle (effort normal et moment fléchiant) ur la réitance locale de la emelle du poteau fléchie. t : La rigidité de tranlation de la dalle en béton en traction lorque en néglige le gliement de connecteur de ciaillement. L b : La ditance entre le centre de la tête du boulon et le centre de l'écrou. l. : La longueur efficace de la poutre. eff b l eff l eff t. wc : La longueur équivalente du tronçon en té.. : La longueur efficace de l'âme du poteau en traction. l. : La longueur efficace de la platine d'extrémité en flexion. eff p 3

21 NOTATIONS ET SYMBOLES M: N: P : Q: R: S: T: m : La ditance entre le centre du boulon et le point de la naiance de la courbure au niveau de la jonction âme- emelle : Le moment réitant platique de la emelle du poteau par une unité de la m pl. fc longueur. : Le moment réitant platique de la platine d'extrémité. m pl. p m p : La ditance horizontale entre le centre du boulon et le point de la naiance de la cordon de oudure de la platane avec l'âme de la poutre. m : La ditance verticale entre le centre du boulon et le point de naiante de la cordon p de oudure de la platine avec la emelle de la poutre. M j. Rd M Rd : Le moment réitant platique de calcul de l'aemblage. : Le moment le réitant élatique de l'aemblage. M e. Rd M c Rd M pl. c.. Rd : Le moment réitant platique de calcul de la ection tranverale de la poutre M : Le moment ollicitant. d N : le nombre de connecteur de ciaillement qui e trouve ur la longueur efficace n Ou n : la ditance entre le centre de gravité de la rangée de boulon et le point p d'application de l'effort de levier Q. P P : La ditance verticale entre le centre de gravité de la rangée upérieure de boulon et le centre de gravité de la rangée inférieure de boulon. P: la ditance verticale entre le centre de gravité de la rangée upérieur de boulon et le bord de la emelle upérieur de la poutre. Q : La force ou l'effort de levier. r c : Le rayon de la courbure qui e trouve au niveau de la jonction âme - emelle d'un profité laminé de poteau. r b : Le rayon de la courbure qui e trouve ou niveau de la jonction âme- emelle d'un profité laminé de la poutre. S j. ini : La rigidité initiale de l'aemblage (poutre - poteau) S J : La rigidité nominale de l'aemblage (poutre - poteau) t wc t fc : L'épaieur de l'âme de la ection métallique du poteau. : L'épaieur de la emelle de la ection métallique du poteau. 4

22 NOTATIONS ET SYMBOLES W: t wb : L'épaieur de l'âme de la ection métallique de la poutre. t : L'épaieur de la emelle de la ection métallique de la poutre. fb t p : L'épaieur de la platine d'extrémité. W pl y. c W pl y. b W el. y. : Module platique de flexion de la poteau autour de l'axe fort(y).. : Module platique de flexion de la poutre autour de l'axe (y) : module élatique de flexion autour de l'axe fort (y). W: la ditance horizontale entre la rangée gauche de boulon et la rangée droite de boulon. W : La déformation du reort (compoante)"i". i W c : Coefficient de réduction qui prend en charge l'influence de la contrainte de ciaillement dan le panneau d'âme du poteau en compreion. W t : Coefficient de réduction qui prend en charge l'influence de la contrainte de ciaillement dan le panneau d'âme de poteau en traction. D'AUTRES CARACTERES β : Paramètre de tranformation. φ cd : Capacité de rotation de l'aemblage. µ : Le rapport entre S j, im et S j. µ: le pourcentage de armature longitudinale dan la dalle de béton. ρ : acteur qui tient compte le flambement de l'âme de poteau en compreion. λ p : Élancement réduit. σ com.ed : La contrainte maximale de compreion longitudinale exercée dan l'âme de poteau à la racine du rayon en un point itué jute à l'extérieure de l'aemblage. α : Coefficient qui dépend de la poition de trou de boulon ur la platine. σ : La contrainte maximale du compreion longitudinale (force axiale et moment n. fc fléchiant) exercée au centre de gravité de la emelle de poteau. 5

23 NOTATIONS ET SYMBOLES LES INDICES a : acier tructural b: beam poutre. c: colomn poteau w: Web âme wc: âme du poteau. wb: âme de la poutre. f: flang emelle. fc: emelle du poteau fb emelle de la poutre Rd: réitant de calcul. Sd: ollicitant. S: Armature de la dalle lab. t: Traction. c: compreion f : flexion eff: efficace où effectif. j : Joint aemblage. ini: initiale. cd: capacité : chear ciaillement. v: force de ciaillement (effort ). p: Panneau. pl: platique. c: concert béton. Ed: de calcul. 6

24 INTRODUCTION GENERALE INTRODUCTION GENERALE Dan le cadre de la uite de la recherche que développe l équipe de recherche au ein de laboratoire de mécanique de ol et de tructure (L.M.S.S) du département génie civil de l univerité MENTOURI de Contantine ur le tructure métallique, le tructure mixte acier-béton et ur leur aemblage, dan cette perpective, ce thème de recherche ur le aemblage de élément mixte acier-béton par platine d extrémité non débordante ou limité et par plaque de contact, à été propoé pour l obtention du diplôme de magiter. L étude enviagée dan le cadre de ce magiter et d étudier le différente conception d aemblage mixte (par platine d extrémité non débordante ou limitée et par plaque de contact). Cette étude qui cible, en particulier, le aemblage mixte nou oblige à tracer un plan de travail comprenant le étape uivante : -une première étape : et conacrée à l étude de contruction mixte contituée d élément mixte (poteaux mixte, dalle mixte, poutre mixte et eentiellement de aemblage mixte), en général, tout en mettant en avant l intérêt et l avantage de ce type de contruction qui repoe ur l aociation de l acier et du béton en tirant profit au maximum de leur caractéritique principale. Le hypothèe avancée ur l interaction entre l acier et le béton ont permi de conidérer la contruction mixte comme une extenion de la contruction métallique -une deuxième étape : et conacrée au développement et à l amélioration de connaiance ur la contruction mixte et notamment ur la conception et la modéliation de aemblage d élément mixte. En effet la contruction de aemblage mixte repoait généralement ur celle, bien connue, de aemblage métallique conventionnée, dan lequel l apport apporté par la dalle en béton armé et totalement négligé. Dan le ca de oature de bâtiment comprenant de poutre mixte acier-béton, l objectif et de montrer comment concevoir de aemblage fonctionnant comme élément mixte ou moment de flexion négatif. L élément clé de cette conception et la mie en œuvre d une armature de la dalle continue agiant en traction au paage de l aemblage. Cette étape et, en particulier, conacrée à la conception et à l approche analytique elon l Eurocode-3 et Eurocode-4, c et-à-dire à : -la définition de aemblage mixte. -repréentation de aemblage mixte : claification de aemblage mixte. définition de caractéritique principale de aemblage mixte. S M, φ ( j. ini, j. Rd cd ) En fin, on a effectué une étude bibliographique ur le différent modèle de calcul de aemblage, où on a collecté un grand nombre d article récent qui traitent le aemblage, afin, de faire une ynthèe bibliographique qui ervira de bae pour notre étude analytique. Le 7

25 INTRODUCTION GENERALE modèle de calcul préenté par le Eurocode 3 et 4 et retenu comme modèle de calcul dan notre étude. -une troiième étape : conacrée à l étude, en détail, de la méthode de compoante, qui commence par l identification de compoante de chaque type d aemblage étudié (par platine d extrémité non débordante ou limité et par plaque de contact), paant par la caractériation de chaque compoante pour en fin déterminer le troi caractéritique d un aemblage mixte : -leur moment réitant ( M. ). j Rd -leur rigidité initiale en rotation ( S. ). -leur capacité de rotation ( φ ). cd j ini -une quatrième étape : et conacrée à l élaboration d un logiciel de calcul permettant de caractérier un aemblage mixte. L analye et l interprétation de réultat obtenu par ce traitement numérique ont permi de contater l influence poitive ou négative de certain paramètre ur le moment réitant du calcul et ur la rigidité initiale de l aemblage mixte. 8

26 CHAPITRE N I GENERALITES SUR LES CONSTRUCTIONS MIXTES CHAPITRE I GENERALITES SUR LES CONSTRUCTIONS MIXTES I- INTRODUCTION Ce chapitre et conacré aux généralité ur le contruction mixte. Dan un premier temp une définition du mixte et le mode de fonctionnement de ce type de contruction, avec l apport que peut apporter le deux principaux matériaux utilie à avoir : l acier et le béton et préentée. Suivit par un paage en revue de différent type d élément mixte. Comme le comportement de ce dernier néceite la connaiance détaillée de caractéritique mécanique de matériaux utilié ceux-ci ont préenté dan la partie qui uit. Ce type de contruction préente de avantage et de inconvénient qu il et utile de mentionner. En dernier lieu il et donné quelque exemple récent de contruction mixte à traver le monde. I- DEINITION Un élément tructural et défini comme mixte lorque il et compoé de deux où pluieur matériaux de nature et de propriété différente, lié entre eux et réitant enemble aux effort qui le ollicitent. * La contruction mixte acier-béton n'et pa récente, elle et connue depui longtemp pour on utiliation dan le bâtiment, le plu ouvent indutriel, aini que pour le pont. * Dan ce type de contruction, le grand oucie et d'aurer la parfaite homogénéité dan le comportement de deux matériaux naturellement différent, pour cela, de moyen mécanique (connecteur de ciaillement) ont utilié. Généralement, au niveau de l'interface de deux matériaux, pour leur permettrent de travailler enemble comme un tout entier. (a) igure -: (a): Poutre non mixte, (b): et poutre mixte (b) [3]. (b) 9

27 CHAPITRE N I GENERALITES SUR LES CONSTRUCTIONS MIXTES * L'aociation de l'acier et du béton repoe ur de qualité complémentaire de ce deux matériaux complètement différent : - le béton réite en compreion et l'acier en traction, et aux effort tranchant. - Le élément métallique ont de faible épaieur et ont aui relativement élancé e qui le rend uceptible aux phénomène d'intabilité élatique (voilement, ). Le béton empêche par exemple le voilement de panneaux d âme de élément métallique. - Le béton aure à l'acier une protection contre la corroion et l'incendie. - L'acier augmente la ductilité de la tructure. La néceite de travailler avec de grande portée (plu de m) à fait appelle aux tructure mixte urtout pour de contruction (de grande urface an poteaux intermédiaire). - Dan le contruction mixte, une précaution upplémentaire et à tenir en compte lor du calcul de aemblage de ce élément mixte hautement réitant. Pour cette raion, L'Eurocode-4 à conidérer dan e méthode avancée que l'aemblage et un élément éparé et qui néceite une étude particulière. I-3 DIERENTS TYPES D'ELEMENTS MIXTES On ditingue quatre principaux type d'élément mixte. I-3- Le poutre mixte Sont de élément mixte oumie principalement à la flexion. Le poutre mixte ont compoé d'une poutre métallique ur la quelle 'appuie une dalle en béton, le plu ouvent liée par de organe de connexion (goujon oudé ou de équerre clouée, de butée, de boulon à haute réitance, ) fig.6. Cette olution et caractériée par une éparation nette de deux matériaux, réolue par une connexion entre le profilé en acier et la dalle en béton. ugure-:poutre mixte

28 CHAPITRE N I GENERALITES SUR LES CONSTRUCTIONS MIXTES I-3-- largeur participante Dan le poutre mixte, le tranfert de l effort de ciaillement par le connecteur entre la dalle en béton et la poutre métallique ne effectue que ur une largeur beff dite la largeur participante de la dalle. La valeur de beff dépend du rapport de l epacement b i, de la portée L de poutre, du type de chargement, de la nature de liaion (appui) de poutre, du type de comportement (élatique ou platique) et d autre facteur.l Eurocode-4 ( verion ENV 994--) [] propoe l expreion uivante : beff be be b b b b b + b eff igure-3 : la largeur participante de la dalle l e e Avec b ei min(, b ) 8 i (-) et (-) Avec : l la portée L de la poutre dan le ca d une poutre ur deux appui. Dan le ca d une poutre continue, l peut être choiie elon le indication donnée à la figure-4. L.5(L+L).5(L+L3).5L4 L.8L.7L.8L3-.3L4 L L L3 L4 igure-4 : la largeur participante de la dalle dan le ca d une poutre continue

29 CHAPITRE N I GENERALITES SUR LES CONSTRUCTIONS MIXTES La valeur de beff et utile a la détermination de certaine propriété élatique de la poutre mixte tel que on moment d inertie et ert aui pour la vérification de la réitance de ection tranverale. I-3-- moment d inertie d une ection mixte (non fiurée) Pour le calcul du moment d inertie élatique on conidère la ection mixte homogène par rapport à l acier, pui on détermine en premier lieu la poition de l axe neutre élatique. Le calcul de la poition de l axe neutre élatique et du moment d inertie I en zone de flexion b négative par rapport à l axe fort de la ection mixte de la poutre non fiurée et comme uit : beff Za ha h X hc igure-5 : calcul de l inertie d une poutre mixte. A b a eff X n. + + ( Z h) a [8] (-3) b n. A eff a X : et la poition de l axe neutre. Z h I : L inertie de la poutre mixte. b h X (-4) 3 b. X b. X eff eff X I I + A.( Z Z ) + + [8] (-5) b a a n a. n n

30 CHAPITRE N I GENERALITES SUR LES CONSTRUCTIONS MIXTES E E a n : Coefficient d équivalence (-6) cm I-3- degré de connexion -C'et la connexion entre le béton et le compoante métallique d'un élément mixte qui préente uffiamment de réitance et de rigidité pour permettre de calculer ce partie comme un élément tructural unique. -Le gliement et défini comme le déplacement relatif entre le deux matériaux aemblé dan la couche d'interface. Ce type de déplacement ou de oulèvement entre l'acier et le béton doit être empêché par de élément (connecteur) capable de tranférer le effort de ciaillement ou de traction. igure-6 : Type de connecteur de ciaillement [3]. -La connexion et définie par un coefficient appelé le degré de connexion (η) qui détermine le rapport entre la capacité portante de la connexion au ciaillement et celle de la ection mixte. complète incomplète aucune igure-7 : type de connexion [3]. 3

31 CHAPITRE N I GENERALITES SUR LES CONSTRUCTIONS MIXTES orce horizontale de ciaillement N complète T S i Interaction au ciaillement incomplète non gliement igure-8:degré de connexion au ciaillement. η le deux ection agient de manière complètement éparée. η % connexion partielle, c'et l'optimum d'utiliation de matériaux et de coût. η % connexion complète. - L'EUROCODE 4 [] autorie la connexion partielle que i le connecteur de ciaillement ont ductile, chargement tatique, moment poitif et portée limitée. On verra plu loin qu au niveau de la zone d aemblage la connexion et conidérée comme complète. - Un gliement nul ne peut être obtenu que par un degré de connexion trè élevé qui dépend de connecteur eux-même (olution non économique) [3]. I-3-3 Le poteaux mixte Le ection de poteau mixte ont eentiellement ollicitée à la compreion ou à la compreion et à la flexion (flexion compoée). Le ection métallique, ont de profilé laminé en I et ouvent en H (complètement ou partiellement enrobée) aui bien que de tube rectangulaire où circulaire creux rempli de béton. Le ection creue préentent l'avantage de ne pa néceiter de coffrage lor du bétonnage mai préentent une faible réitance au feu par rapport aux ection en H complètement enrobée. 4

32 CHAPITRE N I GENERALITES SUR LES CONSTRUCTIONS MIXTES (a) (b) (c) (d) (e) (f) (a) et (b): profilé partiellement enrobé de béton. (c) et (d): profilé totalement enrobé de béton. (e) et (f) : tube rempli de béton igure-9:exemple de ection tranverale de poteaux mixte [] I-3-4 Dalle mixte Elément mixte à deux dimenion horizontale oumi principalement à la flexion dan lequel la tôle profilée : 5

33 CHAPITRE N I GENERALITES SUR LES CONSTRUCTIONS MIXTES - et utiliée comme coffrage permanant capable de upporter le béton frai, le armature et le charge de chantier. - Aprè le durciement du béton, elle joue le rôle d'une armature inférieure pour la dalle. la d a lle la to le p ro filé e a rm a tu re d e la d a lle la d a lle la to le p ro filé e a rm a tu re d e la d a lle igure-: Une coupe dan la dalle mixte []. Dan le dalle mixte, pluieur poibilité exitent pour aurer une liaion entre l'acier et le béton : Liaion chimique fragile et peu fiable. Liaion de frottement, incapable de tranférer de effort de ciaillement important [3]. La liaion mécanique aurée par un boage de ce tôle profilée. -La liaion par ancrage d'extrémité tel que de boulon à tête, de cornière ou de déformation d'extrémité de la tôle. 6

34 CHAPITRE N I GENERALITES SUR LES CONSTRUCTIONS MIXTES igure-:type de liaion acier-béton dan le dalle mixte [3]. -L'utiliation de dalle mixte néceite une protection à l'incendie convenable. - Le poutre upportant le dalle peuvent être métallique. I-3-5 Aemblage mixte *Ce dernier type d élément mixte et l'objet de notre étude on conidère un aemblage comme mixte lorqu'il aemble de élément mixte dan le quel le armature longitudinale de la dalle en béton ont detinée à contribuer à la réitance et à la rigidité de l'aemblage. Le chapitre qui uivent eront entièrement conacré à l étude et à la caractériation de ce dernier. La figure - repréente un aemblage mixte de croiement poutre-poteau. 7

35 CHAPITRE N I GENERALITES SUR LES CONSTRUCTIONS MIXTES La dalle en béton L armature de la dalle 3 Connecteur de ciaillement 4 La tôle profilée 5 La poutre 6 Le poteau 7 La platine d extrémité 8 Le boulon igure-: aemblage mixte de croiement poutre-poteau. I-4 CARACTÈRISATIQUES DES MATERIAUX I-4- Le béton -Selon la claue 4... de l Eurocode. La mae volumique (ρ) d un béton peut être conidérée égale aux valeur uivante : ρ 4g/m 3 pour un béton non armé ρ 5g/m 3 pour un béton armé ou précontraint avec pourcentage normaux [5] d armature. ρ comprie entre 6 et 8 g/m 3 pour béton léger non armé. -On ne doit pa utilier de clae de réitance du béton upérieure à C5/6 [5]. 8

36 CHAPITRE N I GENERALITES SUR LES CONSTRUCTIONS MIXTES -L Eurocode 4 et baé ur la réitance caractéritique à la compreion ur cylindre, f ck, meurée à 8 jour conformément à l article 3... de l Eurocode [5]. Pour le béton de mae volumique normale (ρ égale environ de 4, 5g/m 3 ) le tableau- raemble le valeur de troi caractéritique : f ck : la réitance caractéritique à la compreion ur cylindre meurée à 8 jour. f ctm : la réitance moyenne à la traction, à la même période. E cm : le module écant d élaticité à prendre en compte pour le action ayant le effort à court terme. Clae de réitance C/5 C5/3 C3/37 C35/45 C4/5 C45/55 C5/6 f ck (N/mm²) f ctm (N/mm²) E cm (N/mm²) Tableau - : principale caractéritique de béton [5]. -Le claement du béton (exemplec/5) correpond à la réitance ur cylindre/ur cube. -En référence à la claue de l Eurocode, il et admi de calculer la valeur de l expreion : / 3 E cm 9.5( fck + 8) ( cm E Exprimé en N/mm² et f ck en N/mm²) (-7) E cm par -Pour le béton léger, on peut calculer le module écant en multipliant le valeur obtenue à partir du tableau - par (ρ/4). -Pour la détermination de caractéritique d une ection mixte (acier-béton), il et néceaire d introduire le concept de cœfficient d équivalence acier-béton, défini comme uit: E η Où (-8) E E a : et le module d élaticité de l acier de la contruction ' E C : et le module «équivalent» du béton : a ' c Pour tou le ca et pour le bâtiment detiné principalement au tockage - E E pour le effet à court terme. ' C cm 9

37 CHAPITRE N I GENERALITES SUR LES CONSTRUCTIONS MIXTES - E E ' C cm aux action à long terme). Dan le autre ca : / 3 pour le effet à long terme (pour tenir compte le effet du fluage du E E ' C à long terme.claue (4) de l Eurocode 4. cm / (valable à la foi pour le action à court terme et celle I-4- acier d armature -Pour le acier couvert par l Eurocode 4, on doit ditinguer : Selon leur caractéritique de urface : a)-barre et fil lie (y compri treilli oudé). b)- barre et fil verrou (nervure) (y compri treilli oudé) conférant une haute Adhérence (telle que pécifiée dan l EN8). Le terme verrou (nervure) déigne un relief tranveral ur le barre de armature. -Pour la nuance d acier qu indique la valeur de la limite d élaticité caractéritique f yk en N/mm² (MPa) correpondant à un allongement permanent de.%. La norme européenne EN8 3 définit troi nuance d acier d armature S, S4 et S5. -La nuance S concerne le rond lie laminé à chaud, alor que la nuance S4 et S5 concernent le barre et le fil à verrou (y compri treilli oudé) conférant une haute adhérence. Type d acier Limite d écoulement Valeur de calcul f y [N/mm²] Valeur d eai f yk [N/mm²] urface Acier S35 35 Lie d armature S nervurée S nervurée Tableau - : caractéritique de acier d armature [5]. -Dan le calcul platique on utilie eentiellement le nuance S4 et S55 pour atifaire à l exigence de «haute ductilité» conformément à l Eurocode (claue 3..4.) : 3

38 CHAPITRE N I GENERALITES SUR LES CONSTRUCTIONS MIXTES ε ( u ) k Et > 5% f ( u ) / f k >.8 (u ) f : Réitance ultime caractéritique de l acier. (u) ε k : L allongement unitaire correpondant à l atteinte de la réitance -Pour plu de implicité, la valeur du module d élaticité longitudinale (u) f. E S et prie égale à la valeur indiquée dan l EC3 pour l acier de contruction, c et-à-dire N/mm². -Pour le calcul de tructure mixte, le diagramme contrainte-déformation peut, par implicité, ne comporter que deux branche : Une première branche, partant de l origine avec une pente égale à E S juqu'à f k (ou f k γ ) Une deuxième branche horizontale. igure-3 : Diagramme contrainte-déformation de calcul pour l armature [5] I-4-3 Acier de contruction -L Eurocode 4 couvre le calcul de tructure mixte fabriquée à partir de matériaux en acier relevant de nuance courante S35, S75, S355, définie dan le norme européenne EN5 et EN3. 3

39 CHAPITRE N I GENERALITES SUR LES CONSTRUCTIONS MIXTES -Le valeur nominale de la limite d élaticité f y et de la réitance à la rupture en traction f u pour élément tructuraux en acier laminé à chaud ont indiquée dan le tableau-3 Nuance d acier Limite Réitance Allongement Déignation où SIA 6 SIA 6 EN 7 D élaticité A la traction De rupture utiliation (979) (989) (99) f y (N/mm²) f u (N/mm²) ε r [%] e36 ee35 S Acier doux ee75 S Acier pour Profilé creux e5 ee355 S Acier à haute réitance ee46 S Acier à grain fin Tableau-3 : Déignation et caractériation de principaux acier de contruction [5]. -Le valeur de calcul de principale caractéritique de acier de contruction ont le uivante : Module d élaticité longitudinale : E a N/mm² E a Module de ciaillement : Ga 8769N / mm² 8N / mm² ( + ν ) a (-9) Coefficient de poion : ν a.3 Mae volumique : ρ a 785g /m 3 -D aprè la claue de l Eurocode 3, il et admi d idéalier la relation exitante entre la contrainte et la déformation de l acier de contruction ou forme élatique parfaitement platique, comme indiqué ur la figure-4 3

40 CHAPITRE N I GENERALITES SUR LES CONSTRUCTIONS MIXTES igure -4 : Relation contrainte-déformation [5] I-4-4 tôle profilée en acier pour le dalle mixte -La partie- de l Eurocode 4 couvre, le calcul de dalle mixte comportant de tôle profilée en acier fabriquée à partir d acier doux elon EN5,d acier à haute réitance elon pren3, de tôle en acier laminée à froid elon ISO , de tôle en acier galvanié elon pren47 -Le valeur nominale de la limite d élaticité du matériau de bae f yp allant de à35n/mm² Tableau -4 : le tôle profilée conforme à la norme EN47 [5]. -Le idéaliation de la relation entre la contrainte et la déformation pour l acier de contruction laminé à chaud applique aux tôle profilée en acier (comportement elatop-latique parfait). -En général, l épaieur de tôle profilée et comprie entre.75 et.5mm (elon la norme 43, il et recommandé de choiir une épaieur nominale de la tôle qui ne doit pa être inférieure à.75). -Chaque face de la tôle profilée étant protégée contre la corroion par une couche de zinc d épaieur.mm environ. 33