ET231 : Liaisons entre solides Les liaisons mécaniques en Béton Armé Table des matières 1. Introduction : 2. A savoir avant de commencer : 3. Les appuis simples 3.1. En pleine masse 3.2. Avec des produits industriels 4. Les articulations 4.1. En pleine masse 4.2. Avec des produits industriels 5. Les encastrements :
1. Introduction : On utilise principalement 3 liaisons : Appui simple, Articulation, Encastrement. Elles peuvent être réalisées à l aide de produits industriels (goujons, appuis néoprènes, ) ou réalisées en pleine masse en jouant sur la rigidité de l assemblage, elles seront alors considérées comme parfaites mais dans la réalité, elles le seront plus au moins. 2. A savoir avant de commencer : Le béton est armé d armatures en acier car il ne résiste pas aux contraintes de traction. Un béton courant résiste à 30 MPa environ en compression, alors qu il n atteint que 3 MPa en traction. On trouvera donc des armatures dans toutes les parties tendues. Leur section sera calculée de telle façon à pouvoir reprendre l ensemble des contraintes de traction. Les moments créent des contraintes normales à la section de traction et de compression : Commentaire : On s aperçoit qu en flexion, le centre de la section, appelé Fibre neutre est très peu sollicité. Les extrémités le sont beaucoup plus. Vue de côté Fibre neutre Contraintes nulles -σmax σma x Zone de compression Zone de traction Résultat : Si on fixe simplement le centre de la section, on ne sera pas capable de reprendre les efforts dus aux moments. La matière au centre de la section n est que très peu efficace pour des éléments soumis à de la flexion. Par contre, la concentrer aux extrémités, permettra d optimiser la matière (d où les IPE et HEB en construction métallique). Les efforts tranchants (perpendiculaires à l axe de l élément) créent des contraintes tangentielles (le cas traité est celui d un élément soumis à un effort tranchant et un moment, ce qui est le plus courant) : Commentaire : On s aperçoit que cette fois, c est le centre de la section qui est le plus sollicité. Les sollicitations dues à l effort tranchant sont bien plus faibles que celles dues au moment. τ τ max Orientation des contraintes Intensité des contraintes
3. Les appuis simples 3.1. En pleine masse : Cela n est jamais réalisé. La liaison la plus souple dans ce cas, est l articulation. Cela entraîne que la moindre poutre ou dalle est hyperstatique. Dans ce cas, les déformations engendrées par la dilatation par exemple, sont gérées par la création de joints de dilatation permettant de diminuer les contraintes engendrées par celles-ci. Relation contrainte déformation : Lorsqu un élément est soumis à une variation de température par exemple, il va se déformer. Si on empêche cette déformation par la création d un blocage (articulation ou encastrement), alors cela engendrera des contraintes dans cet élément proportionnelles à la déformation. Cas isostatique : Déformation non bloquée, Donc pas de contraintes Déformation non bloquée, Donc pas de contraintes Cas hyperstatique : Déformation bloquée mais faible, Donc contraintes mais faibles, Pas de fissuration. Déformation bloquée et forte, Donc contraintes fortes, Risque de fissuration, Il faut créer un joint de dilatation Le joint de dilatation : Le joint de dilatation est une séparation de la structure porteuse d un bâtiment sur toute sa hauteur. Les fondations sont communes, mais tout le reste est soit : Doublé (mur et poteaux) en laissant un espace rempli de polystyrène permettant la dilatation, Liaisonné grâce à des goujons. La première solution étant la plus courante. 3.2. Avec des produits industriels : Dans la construction des ponts, on utilise principalement, des appuis élastomères permettant la transmission de charges verticales tout en autorisant les déplacements horizontaux : Principe : Les appuis en élastomère sont constitués d un bloc d élastomère vulcanisé. Ils peuvent être renforcés par des frettes en acier pour augmenter la portance. Le mouvement se fait par déformation élastique. Son épaisseur détermine le déplacement admissible.
Dans la construction de bâtiments, on utilise des goujons :
4. Les articulations 4.1. En pleine masse : Créer une articulation revient à bloquer les efforts horizontaux et verticaux en libérant les moments. Dans la construction d ouvrage d art, on utilise les sections rétrécies de béton. Nous avons vu précédemment, que les sollicitations dues au moment, se concentraient aux extrémités des sections. Si on les libère, la section ne peut plus reprendre les moments, on a bien une articulation. On conserve la matière au centre de la section pour les efforts tranchants. Selon l intensité de ces efforts, elles possèdent ou ne possèdent pas d acier traversant. Dans la construction de bâtiment, on utilisera la souplesse de l assemblage. C'est-à-dire qu il n y aura pas de rétrécissement de section, mais qu on diminuera la section d armature dans la partie tendue, ce qui assouplira l assemblage. Les aciers se trouvant en partie tendue ne sont là que pour éviter la fissuration. Leur section n est pas suffisante pour reprendre les sollicitations dues moments. Les aciers de la poutre ne se prolongent pas dans le poteau, la transmission des moments ne peut être assurée.
4.2. Avec des produits industriels : Dans les ouvrages d art, on peut utiliser de nombreux appuis tels que les appuis à pot : Principe : Un coussin en caoutchouc naturel, totalement confiné, est installé dans un pot en acier. Sous des pressions élevées, cet élastomère se comporte comme un liquide: son élasticité permet au piston de prendre des inclinaisons autour des axes horizontaux. Selon que l appui est fixe, unidirectionnel ou multidirectionnel, il reprend les efforts verticaux et les efforts horizontaux correspondants, ainsi que les mouvements longitudinaux et transversaux. 5. Les encastrements : On n utilise pas de produits industriels dans ce cas. Il suffit de prolonger les aciers d un élément à l autre : On place quelques aciers en renfort Les aciers d un élément se prolongent dans l autre afin de transmettre les efforts. Les aciers sont dimensionnés pour reprendre les sollicitations dues au moment Crédit photos : Mageba, Halfen, Structurae