[PDF] Polycopié de La Construction Mixte (Acier -Béton) Cours et

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Scientifique

Université Dr. TAHAR MOULAY DE SAIDA

Faculté de Technologies

Département de Génie Civil et Hydraulique

Polycopié de

La Construction Mixte (Acier -Béton)

"Cours et Exercices Corrigés"

Réalisé par

Dr. KERNOU Nassim

1 Présentation

Ce polycopié traite des notions fondamentales et des méthodes de dimensionnement relatives à la construction mixte (Acier-Béton). Ce cours est destiné aux étudiants de Master de génie civil, enseignée au département de génie civil et hydraulique de l'Université de Saida. L'ouvrage comporte le nécessaire pour faire le calcul pratique en terme de principes, méthodes, formules,...etc. Le but de cet ouvrage, est de donner au lecteur les éléments nécessaires à une bonne compréhension du comportement physique des éléments de la construction mixte (Acier-Béton) ainsi que de leur assemblage, afin de permettre leur dimensionnement à l'aide de modèles

de calcul réaliste. Les méthodes de calcul présentées dans ce polycopié sont basée sur

le document technique réglementaire Algérien DTR-BC.2.34 " Conception et dimensionnement des structures mixtes acier-béton" et sur l'Eurocode 4. La structuration de cet ouvrage permet de distinguer les parties relatives aux matériaux et règles unifiées pour les construction mixtes (Chapitre 1), aux éléments de construction mixte Acier-Béton (Chapitre 2), au calcul des poteaux selon les règles de l'EC 4 (Chapitre 3), à la vérification de la sécurité structurale des poutres mixtes (Chapitre 4), au dimensionnement des planchers mixtes (Chapitre 5) et enfin au dimensionnement d'assemblages mixtes (Chapitre 6). De nombreux exemples numériques complètent la matière étudiée, afin d'illustrer au mieux son application pratique. Enfin, avec les développements détaillés des méthodes de calculs de la construction mixte (Acier-Béton) accompagnés de quelques applications; ce

polycopié constitue une référence pédagogique orientée au niveau de l'Université de

Saida, dans l'objectif de faciliter toutes consultations ou enseignement du module concerné.

Dr. KERNOU Nassim

Saida, Le 04 Septembre 2016

Table des Matières

Table des matières

I

.................................................................................................................................... 1

 ............................................................. 2  ..................................................................................... 2

...................................................................................................... 2

........................................................................................................... 3

............................................................................................................................... 3

.................................... 6 ...................................................................... 7 ............................................................. 7 ........................................................................ 8 ....................................................................................... 8 ................................................................................................. 9 ............................................................................... 9 ....................................................... 9

择 .................................................................................................................................................. 10

............................................................................................................ 11

................................................................................................................. 15

....................................................................................................... 16

 .......................................... 19

........................................................................................................... 19

Table des matières

II ................ 20

......................... 21

...................................................................................................................... 21

............................................................................................ 21

....................................................................................................... 23

...................................................................................... 24

.................................................................................................. 26

.. 26 .......................... 28

.................................................................................................................. 29

.......................................................................................................................... 30

......................................................................................................................... 31

................................................................................................. 32 .................................................................... 33

......................................................................................................................... 36

....................................................................................................... 36

 ................................................................................................. 37

 ........................ 38  ...................................................................... 39

.................................................................................................... 39

........................................................................... 39

................................................................................................... 40

...................................................................... 41

........................................................................................................................... 44

.......................................................................................... 44 ..................................................... 45

Table des matières

.................................... 46

...................................................................................................... 50

.......................................................................... 51

......................................................................................................................... 55

..................................................................... 55

淩 ..................................................................................................... 58

.......................................................... 61 .................................................................... 63  ................................................ 71 ........................... 75

勩 ................................................................................................ 82

Chapitre I

Matériaux et Règles

Unifiées pour les

Constructions Mixtes

Chapitre I Matériaux et Règles Unifiées pour les Constructions Mixtes

2 I.1. Matériaux utilisés dans un élément mixte

x x x x

I.2.Caractéristiques des matériaux

I.2.1 Acier de construction

x)Ô

L¾Ì

xåÔ xéÔ

LyzwrGCI6

Chapitre I Matériaux et Règles Unifiées pour les Constructions Mixtes

3

I.2.2 Acier d'armature

I.2.3 Béton

Chapitre I Matériaux et Règles Unifiées pour les Constructions Mixtes

4 ! .JP淩 ! .JP 择 !FRPSULVHHQWUHHW.JP择

Chapitre I Matériaux et Règles Unifiées pour les Constructions Mixtes

5 Ez;-

L'Ô

Chapitre I Matériaux et Règles Unifiées pour les Constructions Mixtes

I.2.4 Tôles profilées en acier pour les dalles mixtes

Chapitre I Matériaux et Règles Unifiées pour les Constructions Mixtes

7 I.3.État limite ultime et état limite de service

x

I.3.1Combinaisons d'actions à l'ELU

I.3.1.1 Combinaison fondamentales

EÛÞÝÝ3ÞÝ

3ÞÝ

ÛÊÝ⃠3ÞÝ

ð4 擩ð4ð5ð6

Chapitre I Matériaux et Règles Unifiées pour les Constructions Mixtes

8 I.3.2 Combinaison accidentelles

x

EÛÞÝÝ3ÞÝ

x

ÛaeÛÖ

Ûae

I.4 Combinaisons d'actions à l'ELS

Chapitre I Matériaux et Règles Unifiées pour les Constructions Mixtes

9 I.4.1 Combinaison rare

E3ÞÝ

EÃð4Ý3ÞÝܵÝ

I.4.2 Combinaison fréquente

EðÜÝ3ÞÝ

EÃð6Ý3ÞÝܵÝ

I.4.3 Combinaison quasi permanente

EÃð6Ý3ÞÝܵÝ

x

EÝ3ÞÝ

x

Erá{Ã3ÞÝܵÝ

Chapitre II

Éléments de

Construction Mixte

(Acier-Béton)

Chapitre II Eléments de Construction Mixte (Acier-Béton)

10 II.1- Généralités et principe de fonctionnement des structures mixte acier-béton

définie comme mixte si, au niveau de la plupart de ses éléments (poutres, poteaux, assemblages, dalles), elle Il convient en particulier de distinguer les structures mixtes des structures de matériaux différents, par exemple un bâtiment avec un noyau en béton armé sur lequel prend appui une charpente constituée exclusivement de poutres et poteaux en acier. En fait, ce qui est tout à fait particulière

On peut i

parfaite (Figure1).

B-Sections parfaitement solidarisées

Figure 1 : Effet de solidarisation entre deux poutres en flexion (acier-béton), et que la solidarisation doit être obtenue au connecteurs ». Il existe une grande variété de connecteurs en construction mixte mais, à

A) Sections non solidarisées

Chapitre II Eléments de Construction Mixte (Acier-Béton)

11 On peut utiliser des cornières (fabriquées par pliage à froid) , mais présentant

On peut envisager également, mais cela est assez et 2), également dans des fers en T. a) Goujon à tète b) Cornière clouée c) butées (cornières soudées) d) butées (Tasseaux soudés) Figure 2 : Types de connecteurs utilisés en bâtiment -à-dire le déplacement rt de cisaillement longitudinal à transférer entre les deux matériaux, on sera amené à distinguer par la suite deux modes de connexion, à savoir la " connexion complète » et la " connexion partielle ».

II.2.1 Planchers mixtes

De manière classique, une sous-structure de plancher mixte est constituée par une poutraison métallique recouverte par une dalle en béton, connectée à la

Chapitre II Eléments de Construction Mixte (Acier-Béton)

12 * La dalle, soumise directement aux charges (charges permanentes et charges

flexion locale; * L flexion générale. es sections différentes de poutres mixtes de plancher en 3 en acier.

Figure 3a : Section mixte en T

), On peut trouver des réalisations avec ); cette solution pe b) Dalle avec renformis c) Poutre métallique en caisson -à-dire consistant à

Chapitre II Eléments de Construction Mixte (Acier-Béton)

13 d) Poutre métallique partiellement enrobés de béton Figure 3 : Différentes sections des poutres mixtes

éléments

préfabriqués qui permettent un montage très rapide tout en évitant la mise en place Figure 4 : Utilisation de dalles préfabriquées

Un autre système de dalle consiste à utilis

Figure 5 : Profilé connecté à une dalle mixte aison mécanique due à la 6

Chapitre II Eléments de Construction Mixte (Acier-Béton)

14 ), ou assuré par une

-ci sont de formes 6). a) Liaison mécanique b) Liaison par frottement c) ancrage d'extrémité d) déformation des extrémités des nervures

Figure 6 : Modes d'adhérence des dalles mixtes

Durant le bétonnage de la dalle, il conviendra de se prémunir du risque de déversement des poutres supports en acier.

sur la distance séparant les poutrelles (portée de dalle), en général au-delà de 2,5 a

3.00 m.

Chapitre II Eléments de Construction Mixte (Acier-Béton)

15 rectangulaire ou circulaire de 40 à 50 cm Elles permettent le passage des gaines techniques (climatisation, désenfumage,etc.) Figure 7: Dalle mixte connectée à une âme ajourée dans les pays scandinaves à partir des années 1980 et qui a fait son apparition sur le

marché français assez récemment : le système consiste à utiliser des dalles alvéolaires

Figure 8: Dalle alvéolée précontrainte intégrée à une poutre en acier

II.2.2 Poteaux mixtes

Il existe une grande variété de poteaux mixtes. -- Les plus courants présentent une section carrée ou rectangulaire, obtenue à partir -- ou partiellement enrobé d second. Vu

Chapitre II Eléments de Construction Mixte (Acier-Béton)

16 enrobé de béton, avec trouver améliorée, et en particulier de manière appréciable vis-à-

Figure 9 : Types de poteaux Mixtes

et ). La dépasse guère 5 à 6 %) .

II.2.3 Assemblages mixtes

Vu la variété des éléments en acier ou mixtes de types poutre et poteau, il envisageables (par boulonnage ou soudage) et des différentes conceptions de de la résistance des assemblages. -poteau sont représe présentant une ductilité suffisante (un simple treillis soudé, placé dans la dalle pour

Chapitre II Eléments de Construction Mixte (Acier-Béton)

17 a) assemblage soudé b) assemblage boulonnés par platines c) assemblage par tasseau et plaque de contact d) assemblage par gousset d'âme et plaque de contact e) assemblage par gousset d'âme et cornières boulonnées Figure 10 : assemblage de type poutre-poteau pour des ossatures mixtes semi- continues

Pour les assemblages de type poutre-

solives et poutre principale, de simples Figure 11: assemblage de type poutre-poutre de plancher mixte

Chapitre II Eléments de Construction Mixte (Acier-Béton)

18 Des ossatures mixtes continues, fonctionnant en portiques sans la contribution

peuvent être conçues pour certaines constructions industrielles (par exemple, en présence de ponts roulants) ou dans des zones exigeant apportée à une structure par une action sismique). Figure 12. a) assemblage soudé b) assemblage boulonné Figure 12 : assemblage mixtes surrésistants pour zones sismique Lorsque les poteaux mixtes sont totalement enrobés de béton, la réalisation de En zone sismique, il est conseillé de souder des plaques de contact entre les semelles de la poutre, si celle- sous sollicitations cycliques alternées. Figure 13 : Assemblage d'un poteau mixte totalement enrobé de béton et d'une poutre en acier

Chapitre III

Les poteaux Mixtes

(Acier-Béton)

Chapitre III Les Poteaux Mixtes (Aciers-Béton)

19 III.1. Définitions et différents types de poteaux mixtes

III.2 Méthodes de calcul

Méthode Générale

Chapitre III Les Poteaux Mixtes (Aciers-Béton)

20 淩

Méthode Simplifiée

Méthode Simplifiée 擩

III.3 Voilement local des parois des éléments structuraux en acier

¾ b

¾ d t ͻͲߝ

¾ d tͷʹߝ

¾ b ݐᐦߝ

Chapitre III Les Poteaux Mixtes (Aciers-Béton)

21 III.4 Condition d'utilisation de la méthode simplifier de calcul

III.5 Premier cas: Dimensionnement des poteaux soumis à une compression axial

III.5.1 Resistance de la section :

Chapitre III Les Poteaux Mixtes (Aciers-Béton)

22
俹t ߟ e > d/10ߟ௔= 0 ߟ ߟ௔଴ߟ௖଴ߟ௔et ߟ

Chapitre III Les Poteaux Mixtes (Aciers-Béton)

23 ߟ௖଴ߟ

III.5.2 Elancement réduit

⃠L (El)

Chapitre III Les Poteaux Mixtes (Aciers-Béton)

择0,8/ (1-ߜ e/d d 槩

0,5 0,5/ (1-ߜ

III.5.3 Résistance au flambement

Chapitre III Les Poteaux Mixtes (Aciers-Béton)

25 ܰௌௗܰ߯

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