sensd.04 - Conception de poteaux mixtes

Le module Poteaux mixtes acier-béton EC4 est un module destiné à la conception structurelle ou à la vérification de norme des poteaux mixtes. Il calcule leur résistance, stabilité et rigidité conformément à la norme EN 1994 pour les bâtiments.

Plusieurs contrôles sont effectués sur la base de l'état limite ultime : résistance des éléments à la compression axiale, combinaison de compression et de flexion uniaxiale, combinaison de compression et de flexion biaxiale, et influence du cisaillement transversal pour la résistance à la flexion. Ce module permet également de calculer la résistance d'un poteau mixte en situation d'incendie.

Les poteaux mixtes composés de tubes d'acier remplis de béton (CFT, concrete-filled steel tube) sont de plus en plus répandus dans les applications structurelles à travers le monde. Ce type de poteau peut offrir de nombreux avantages : résistance élevée, ductilité et grande capacité d'absorption de l'énergie, ainsi que vitesse de construction accrue, aspects de sécurité positifs et utilisation possible d'assemblages standardisés simples. En outre, le béton produit actuellement peut présenter des résistances plus élevées à la compression. Vous pouvez donc concevoir des poteaux plus élancés pour au final bénéficier d’un plus grand espace au sol.

Sections de poteaux mixtes

Les contrôles de conception peuvent être effectués pour six types de sections mixtes laminées ou soudées, comme illustré dans l'image ci-dessous.

Méthodes d'analyse

Les contrôles de conception mixte peuvent être mis en œuvre à la fois pour une combinaison linéaire et non linéaire. Les paramètres impliqués dans le contrôle, uniques pour la combinaison linéaire / non linéaire, sont abordés pour les deux types de calculs.

Combinaison linéaire

• Effets de second ordre : l'applicabilité est contrôlée conformément à la clause 5.2.1(3) de la norme EC-EN. Le cas échéant, ces effets sont incorporés conformément à la clause 6.7.3.4(5).
• Moments dus aux imperfections de l'élément : l'influence des imperfections géométriques et structurelles est prise en compte via des imperfections d'éléments équivalentes, comme indiqué dans le tableau 6.5.
• Moment modifié : les moments obtenus à partir de l'analyse statique linéaire sont modifiés en fonction des moments de deuxième ordre. Les moments d'imperfection, quant à eux, sont calculés comme indiqué ci-dessus.

Combinaison non linéaire

• Effets de second ordre : ne sont pas pris en compte dans le calcul non linéaire
• Imperfections d'éléments : si l'analyse non linéaire est effectuée sans tenir compte des imperfections de l'analyse, les imperfections sont alors prises en compte pour le contrôle de conception conformément au tableau 6.5 ; mais si l'analyse non linéaire est effectuée en tenant compte de ces imperfections, ces dernières ne font alors pas partie du contrôle de conception.
• Moment modifié : les moments obtenus à partir de l'analyse non linéaire sont modifiés en ajoutant les moments d'imperfection, si ceux-ci ne sont pas intégrés à l'analyse.
• Contrôle à l'effort normal : dans le cas d'un contrôle à l'effort normal d'une combinaison non linéaire, aucun contrôle de flambement séparé n'est effectué. De ce fait, la résistance axiale est considérée comme étant le moment plastique de résistance de la section mixte (obtenu comme décrit dans la section 4.1.1 ci-dessous), et l'utilisation correspondante est définie comme étant le ratio de l'effort normal au niveau de la section pour la résistance plastique à la compression.

Contrôles de conception : État limite ultime

Les contrôles sont effectués conformément à la norme EN 1994-1-1:2004.

La méthode de calcul simplifiée applicable aux sections de poteaux prismatiques avec sections doublement symétriques sert de base aux contrôles de conception pour les sections de poteaux mixtes. Différents contrôles sont effectués.

Résistance des éléments en compression axiale

Ce type de contrôle inclut :

• La résistance plastique à la compression de la section mixte
• Le calcul de la force normale critique élastique
• Le calcul de la rigidité à la flexion efficace
• L'influence des effets à long terme : réduction du module d'élasticité du béton
• L'utilisation des courbes de flambement européennes
• Le calcul de l'élancement non dimensionnel
• L'évaluation de la résistance au flambement à la compression
• Le calcul du ratio d'utilisation pour la résistance en compression axiale

La combinaison de compression et de flexion uniaxiale

La résistance d'un élément à la combinaison de compression et de flexion uniaxiale est évaluée avec une courbe d'interaction (clause 6.7.3.6)

La combinaison de compression et de flexion biaxiale

La résistance de la section sous une combinaison de compression et de flexion uniaxiale est évaluée conformément à la clause 6.7.3.7 équation 6.47.

Effets du cisaillement transversal sur la résistance à la flexion

Lorsque la courbe d'interaction est déterminée, les effets des efforts tranchants transversaux sur la résistance à la flexion et à l'effort normal sont pris en compte, conformément à la clause 6.7.3.2(3).

Résistance au cisaillement

La résistance au cisaillement longitudinal au niveau de l'interface entre le béton et l'acier est vérifiée conformément à la clause 6.7.4.3.

Contrôles de conception : Exposition au feu

Pour le calcul de résistance au feu, se reporter à la norme EN 1994-1-2:2005.

Voici les modèles de calcul utilisés pour vérifier la résistance d'un poteau en cas d'incendie :

• Sections entièrement enrobées de béton : contrôle conformément aux données sous forme de tableaux dans le tableau 4.4
• Sections partiellement enrobées de béton : modèle de sommation en équilibre comme décrit dans l'annexe G.
• Sections creuses circulaires remplies de béton et sections creuses rectangulaires (ou carrées) remplies de béton : méthode de conception généralisée comme décrite dans la clause 4.3.5.1 ainsi que la méthode de conception alternative décrite dans l'annexe H.

Modules requis:

• sen.00