Michel Ker Calcul élastique des portiques en acier
1 Introduction Dans un précédent ouvrage nous avons décrit le dimensionnement élastique des portiques cadres. Ce dimensionnement débute par une levée de l indétermination du portique. Pour le portique à une nef, la levée de l indétermination s effectue en libérant la réaction surabondante et à partir des lois de la statique, (en particulier grâce au théorème de Bertrand de Fontviolant), il est possible de déterminer cette réaction en rendant nul le déplacement de l appui ainsi libéré. Pour les portiques à nefs multiples, la levée de l indétermination s effectue grâce à la méthode des coupures et les interactions s obtiennent en égalant les déplacements et rotations de part et d autre d une coupure. Le portique à deux nefs sur lequel on pratique une coupure permet de déterminer les deux interactions recherchées à partir de la résolution de deux équations à deux inconnues. Le portique à trois nefs sur lequel on pratique deux coupures permet de déterminer les quatre interactions à partir de la résolution de quatre équations à quatre inconnues. L indétermination du portique étant levée, il est possible de calculer les déformations et les sollicitations du portique, et donc de choisir des profils de traverse et de poteaux limitant ces déformations et les contraintes à celles des états limites (de service ou ultime). Pour effectuer ce choix de profils on pourra tenir compte pour le calcul des flèches d une réduction de la déformation due à la présence du jarret d encastrement. 3
Pour le choix des poteaux, outre la contrainte de flexion, il faut tenir compte d un effort axial en compression et de leur stabilité en compression-flexion avec prise en compte du déversement. Le portique étant ainsi correctement dimensionné, il faut vérifier que les assemblages par platines d extrémité et boulons HR sont capables de transmettre les efforts pondérés auxquels ils sont soumis. A la lecture de ce résumé sur le dimensionnement élastique des portiques cadres, il est évident que celui-ci est une tâche longue et complexe, suffisamment pour justifier un logiciel de calcul automatique. Nous nous fixons cet objectif de détailler un logiciel de calcul des portiques articulés à une, deux ou trois nefs ainsi que leurs assemblages de rive ou de faîtage par platines d extrémité. Le calcul des charges sur portique a été mené suivant les règles françaises, charge de neige calculée suivant DTU 06-006 dites règles N 84 (révision 000), charge de vent suivant NV 65 et annexes modifiées (janvier 000). Les assemblages par platines d extrémité et boulons HR sont calculés à partir de la norme française NFP -460 Le calcul des poteaux a été établi suivant les règles CM66 et Additif 80. Ces règles peuvent changer pour être remplacées peu à peu par les règles Eurocodes et dans ce cas, il conviendra pour mettre à jour le logiciel, de remplacer le calcul des charges, des assemblages et vérification des poteaux en stabilité par des procédures corrigées et basées sur les nouvelles règles. Il n en demeure pas moins vrai que la levée de l indétermination des portiques, le calcul des sollicitations et déformations du portique seront inchangés puisque basés sur les lois de la résistance des matériaux qui sont, elles, immuables. 4
Charges sur portique action de la neige C est le poids de neige qui sous l effet de la gravité agit uniformément sur la traverse de portique. Le maître de l ouvrage se contente en général de définir le lieu de la construction et son altitude au dessus du niveau de la mer. La connaissance du département définit la région de neige. Pour plus de précision on consultera la carte de neige des règles N 84. En France, les valeurs de charge de neige réglementaires à prendre en compte en fonction de la région et de l altitude sont définies par les règles DTU 06-006 dites règles N 84 (révision 000) comme suit : Il existe six régions de neige et pour une altitude AL inférieure à 00 mètres, la charge de neige normale et extrême en toiture en dan/m sont les suivantes : REGION Neige normale Neige extrême valeur mini dan/m 1A 35 60 1B 35 60 80 A 45 75 80 B 45 75 108 3 55 90 108 4 80 130 144 Lorsque l altitude est supérieure à 00 mètres, la charge normale est à majorer d une charge supplémentaire qui, exprimée en dan/m, dépend de l altitude AL en mètres d après le tableau ci-après 5
ALTITUDE SUPPLEMENT 00 < AL < 500 0.1 AL 4 500 < AL < 1000 0.4 AL 84 1000 < AL < 000 0.36 AL 04 Ce supplément de charge s applique également aux charges de neige extrême dans le rapport N extrême / N normale Lorsque la charge extrême de neige, compte tenu de l altitude, est inférieure à la valeur minimale indiquée, cette dernière remplacera la charge extrême calculée. A noter qu au-delà de 000 mètres, la charge de neige est obligatoirement fixée par le maître de l ouvrage au cahier des charges. action du vent Les charges réglementaires de vent à prendre en compte en France et Territoires d outre-mer sont fixées par les règles NV 65 et annexes modifiées à compter de janvier 000. Il existe cinq régions de vent et pour chacune d entre elles, la charge de vent normal à une hauteur de 10 mètres par rapport au niveau du sol (appelé vent de base) et pour une altitude inférieure à 1000 m est donnée ci-après en dan/m : REGION Vent normal dan/m 1 50 60 3 75 4 90 5 10 La charge de vent extrême s obtient en multipliant ces valeurs par 1.75 Pour une altitude supérieure à 1000 m la charge de vent normal et extrême est obligatoirement fixée par le maître d ouvrage au cahier des charges. Effet de site Pour un site dit normal le coefficient de site ks = 1, 0 6