Schweizer NormNorme suisseNorme svizzera

Construction 555 161

EINGETRAGENE NORM DER SCHWEIZERISCHEN NORMEN-VEREINIGUNG SNV NORME ENREGISTRÉE DE L’ASSOCIATION SUISSE DE NORMALISATION

Remplace la norme SIA 161 (1979)

Constructions métalliques

TerminologiePrincipes d'élaboration du projet et d'exécutionCalcul, dimensionnement et vérificationsDimensionnement des éléments de constructionMatériauxFabrication et montageTâches des différents intervenants

08/1991 Editeur:Société suisse des ingénieurs et des architectesCase postale, 8039 Zurich Téléphone 01/201 15 70, Fax 01/201 63 35Vente des normes et des imprimés, tél. 01/201 15 72

Copyright © 1991 by SIA Zürich

TABLE DES MATIÈRES

Page

0 CHAMP D'APPLICATION ................................................................................................................... 5

0 1 Délimitation ........................................................................................................................................ 50 2 Prescriptions également applicables.................................................................................................... 50 3 Dérogations ....................................................................................................................................... 5

1 TERMINOLOGIE ................................................................................................................................ 6

1 1 Termes ............................................................................................................................................... 61 2 Notations ............................................................................................................................................ 81 3 Grandeur des caractères .................................................................................................................... 12

2 PRINCIPES D'ÉLABORATION DU PROJET ET D'EXÉCUTION ........................................................ 13

2 1 Généralités ......................................................................................................................................... 132 2 Elaboration du projet ........................................................................................................................... 132 3 Exécution............................................................................................................................................ 142 4 Documents techniques d'exécution .................................................................................................... 142 5 Attribution des tâches.......................................................................................................................... 152 6 Principes particuliers aux constructions métalliques ............................................................................ 15

3 CALCUL, DIMENSIONNEMENT ET VÉRIFICATIONS ........................................................................ 17

3 1 Principes généraux ........................................................................................................................... 173 11 Vérifications exigées ........................................................................................................................... 173 12 Modélisation........................................................................................................................................ 173 13 Actions................................................................................................................................................ 17

3 2 Sécurité structurale .......................................................................................................................... 193 21 Principe de la vérification..................................................................................................................... 193 22 Méthode de calcul et hypothèses ........................................................................................................ 203 23 Contraintes limites .............................................................................................................................. 243 24 Assemblages et moyens d'assemblage .............................................................................................. 253 25 Stabilité............................................................................................................................................... 323 26 Introduction des forces ....................................................................................................................... 413 27 Eléments tendus en acier à haute résistance ...................................................................................... 44

3 3 Aptitude au service ........................................................................................................................... 453 31 Principes............................................................................................................................................. 453 32 Bases du calcul................................................................................................................................... 453 33 Déformations ...................................................................................................................................... 463 34 Vibrations ou oscillations .................................................................................................................... 473 35 Glissement dans les assemblages boulonnés...................................................................................... 47

3 4 Sécurité à la fatigue .......................................................................................................................... 493 41 Principes............................................................................................................................................. 493 42 Sollicitation.......................................................................................................................................... 493 43 Résistance à la fatigue........................................................................................................................ 493 44 Vérification.......................................................................................................................................... 503 45 Détails de construction et assurance de la qualité................................................................................ 513 46 Surveillance et entretien...................................................................................................................... 52

4 DIMENSIONNEMENT DES ÉLÉMENTS DE CONSTRUCTION........................................................... 53

4 1 Poutres et poteaux en profilés laminés. nœuds de cadres ................................................................... 534 2 Poutres composées à âme pleine ....................................................................................................... 584 3 Treillis, barres composées et barres comprimées appuyées élastiquement.......................................... 634 4 Profils à parois minces et tôles profilées .............................................................................................. 664 5 Voies de roulement de ponts roulants.................................................................................................. 684 6 Appuis et articulations ......................................................................................................................... 704 7 Poutres mixtes.................................................................................................................................... 724 8 Dalles mixtes . .................................................................................................................................... 764 9 Poteaux mixtes ................................................................................................................................... 78

3

5 MATÉRIAUX ....................................................................................................................................... 80

5 1 Généralités ......................................................................................................................................... 805 2 Aciers de construction ......................................................................................................................... 805 3 Aciers moulés et aciers forgés............................................................................................................. 845 4 Boulons............................................................................................................................................... 845 5 Soudures - Métal d'apport ................................................................................................................... 845 6 Goujons, goujons filetés et tiges .......................................................................................................... 855 7 Aciers pour façonnage à froid.............................................................................................................. 855 8 Commande et réception des matériaux ............................................................................................... 85

6 FABRICATION ET MONTAGE ........................................................................................................... 87

6 1 Généralités ......................................................................................................................................... 876 2 Qualification de l'entrepreneur et catégories d'éléments de construction .............................................. 876 3 Exécution des assemblages soudés .................................................................................................... 886 4 Exécution des assemblages boulonnés .............................................................................................. 906 5 Contreflèches ..................................................................................................................................... 916 6 ToIérances ......................................................................................................................................... 926 7 Protection de surface .......................................................................................................................... 986 8 Contrôles ............................................................................................................................................ 986 9 Directives complémentaires pour ponts routiers et ponts ferroviaires .................................................. 99

7 TÂCHES DES DIFFÉRENTS INTERVENANTS ................................................................................... 102

7 1 Généralités ......................................................................................................................................... 1027 2 Mandataire principal ............................................................................................................................ 1027 3 Responsables des études .................................................................................................................. 1037 4 Responsables de la direction des travaux............................................................................................ 1037 5 Responsables de l'exécution ............................................................................................................... 104

ANNEXES

A 1 SÉCURITÉ À LA FATIGUE: CLASSEMENT EN CATÉGORIES DE DÉTAILS...................................... 105A 2 SÉCURITÉ À LA FATIGUE: FACTEURS DE CORRECTION............................................................... 112

Adoption et entrée en vigueur .......................................................................................................................... 116

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0 3

0 CHAMP D'APPLICATION

0 1 Délimitation

0 1 1 La présente norme régit l'étude et l'exécution des constructions métalliques ainsi quedes constructions mixtes acier-béton. Par constructions on entend tous les ouvrages enacier ou mixtes acier-béton appartenant au domaine du génie civil tels que bâtiments ethalles, ponts, installations de transport, de manutention et d'entreposage, tours, pylô-nes, bâtis de postes de transformation et de couplage, silos, constructions hydrauli-ques, réservoirs, conduites forcées.

0 1 2 Pour les structures porteuses d'installations électriques et de téléphériques, de mêmeque pour les constructions hydrauliques en acier, les réservoirs et les conduites forcées,les prescriptions particulières du maître de l'ouvrage et des autorités de surveillancecompétentes doivent être respectées.

0 1 3 Les dispositions de la présente norme sont également valables pour les constructionsprovisoires, pour lesquelles le chiffre 0 14 de la norme SIA 160 sera pris en considéra-tion.

0 1 4 La norme SIA 161/1 fait partie intégrante de la présente norme; elle est cependant for-mulée de facon à pouvoir être utilisée séparément comme norme de contrôle.

0 2 Prescriptions également applicables

Dans le texte de la présente norme, on se réfère aux règlements, normes et recomman-dations ci-dessous qui s'appliquent en tout ou partie selon ce qui est précisé.

Règlement SIA 102 Règlement concernant les prestations et honoraires desarchitectes

Règlement SIA 103 Règlement concernant les prestations et honoraires desingénieurs civils

Norme SIA 118 Conditions générales pour l'exécution des travaux de cons-truction

Norme SIA 160 Actions sur les structures porteusesNorme SIA 162 Ouvrages en bétonNorme SIA 230 Constructions métalliques - Prestations et fournituresRecommandation SIA 169 Maintenance des ouvrages de génie civilRecommandation SIA 183 Protection contre l'incendie - Vade-mecum pour ingénieurs

et architectesNorme SN 555 001 Protection de surface des constructions métalliquesDirective ASE 4113 Mise à terre des fondationsASE 1000-1 et 1000-2 Prescriptions sur les installations électriques intérieures

0 3 Dérogations

Des dérogations aux dispositions de la présente norme ne sont admissibles que si ellessont justifiées par de nouvelles connaissances dans les domaines des méthodes decalcul, des matériaux de construction ou des procédés de fabrication, ou si elles sontsuffisamment étayées par la théorie ou par des essais. En présence de conditions parti-culières non traitées dans cette norme, les présentes dispositions sont applicables paranalogie.

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1 TERMINOLOGIE

1 1 Termes

1 1 1 Les termes les plus importants se rapportant à la sécurité structurale, à l'aptitude au service et à l'assu-rance de la qualité sont définis ci-dessous. D'autres le sont dans la norme, habituellement lors de leurintroduction.

1 1 2 Les termes suivants sont utilisés lors de la vérification de la sécurité structurale:

Plan de sécurité Voir la norme SIA 160, chiffre 2 23.

Risque Voir la norme SIA 160, chiffre 2 21 2.

Situation de risque Voir la norme SIA 160, chiffre 2 22.

Action Charges, forces, éventuellement précontrainte, déformationsimposées ou entravées. Voir également la norme SIA 160,chiffre 1 1.

Valeur représentative Valeur numérique d'une action fixée dans la norme SIA 160,d'une action chiffre 1 1.

Sollicitation Situation dans une structure porteuse ou dans une sectioncréée par des actions; une sollicitation est exprimée sousforme d'effort intérieur ou de contrainte.

Valeur de Valeur de la sollicitation à considérer pour la vérification de ladimensionnement de sécurité structurale. On la calcule pour des situations de ris-la sollicitation que déterminées selon les règles de la statique, en prenant

en compte des facteurs de charge et des valeurs représenta-tives des actions selon la norme SIA 160.

Résistance ultime Limite calculée d'une force extérieure, d'un effort intérieur oud'une contrainte pouvant être supportée par une structure ouun élément porteur. La résistance ultime est calculée aumoyen de contraintes limites selon la norme SIA 161.

Résistance en section Résistance ultime d'une section exprimée sous la forme d'uneffort intérieur.

Contrainte limite Contrainte de calcul, utilisée pour la détermination de la résis-tance ultime. Les contraintes limites indiquées dans la normeSIA 161 sont en général les valeurs minimales des résistan-ces définies dans les normes de matériaux ou les contraintesapparaissant lors de l'instabilité d'un élément porteur.

1 1 3 Les termes suivants sont utilisés lors de la vérification de l'aptitude au service:

Plan d'utilisation Voir la norme SIA 160, chiffre 2 33.

Etat d'utilisation Modèle d'une situation possible dans le cadre de l'utilisationconvenue, définie par les actions agissant sur la structure. Cemodèle sert à l'étude des mesures à prendre pour garantirl'aptitude au service de l'ouvrage.

6

1 1

Exigences Conditions imposées au comportement d'une structure por-teuse relatives au fonctionnement, à la durabilité et à l'aspectde l'ouvrage.

Action La norme SIA 160 distingue les valeurs de courte et de lon-gue durée des actions lors de la vérification de l'aptitude auservice.

Sollicitation Les sollicitations à prendre en compte sont déterminées enfonction des états d'utilisation et des exigences de compor-tement de la structure porteuse sur la base des actions agis-sant simultanément.

1 1 4 Les termes suivants, se référant à la norme SN ISO 8402, sont utilisés dans le domainede l'assurance de la qualité:

Qualité Ensemble des propriétés et caractéristiques d'une construc-tion métallique qui lui confèrent l'aptitude à satisfaire les exi-gences fixées ( = exigences de qualité).

Exigences de qualité Spécifications garantissant la sécurité et l'aptitude au serviced'une construction métallique, permettant, le cas échéant,d'atteindre des objectifs complémentaires par des mesuresprises lors de l'étude du projet et lors de l'exécution des tra-vaux de fabrication et de montage.

Assurance de la qualité Ensemble des actions préétablies et systématiques nécessai-res pour donner la confiance que les exigences de qualitéseront satisfaites.

Système qualité Ensemble de la structure organisationnelle, des responsabili-tés, des procédures, des procédés et des ressources de l'en-trepreneur de construction métallique pour mettre en œuvrela gestion de la qualité.

Plan qualité Document énoncant les modes de travail, les ressources et laséquence des activités liées à la qualité d'une constructionmétallique déterminée.

Qualification Les certificats d'exploitation S1 et S2 servent en général à laqualification de l'entrepreneur de construction métallique,selon les catégories d'éléments de construction S1 et S2choisies.

Classes de qualité Les cordons de soudure sont répartis en quatre classes dequalité QA à QD en fonction des exigences de qualité, pourlesquelles sont définies les valeurs limites des critères d'éva-luation, les mesures minimales à prendre lors de la fabrica-tion ainsi que les contrôles à faire.

Contrôle (de la qualité) Action de mesurer, d'examiner, d'essayer une ou plusieurscaractéristiques et de les comparer aux exigences spécifiéesen vue d'établir leur adéquation.

Surveillance Vérification et suivi permanent de l'état d'une constructionde la qualité métallique et analyse des résultats des contrôles établissant

la conformité avec les exigences spécifiées. Outre la surveil-lance de la qualité par l'entrepreneur de construction métalli-que, la surveillance exercée par la direction des travaux inter-vient de cas en cas, sur la base d'un programme de contrôleselon les chiffres 2 33 et 2 4 2 ainsi que selon la normeSIA 160.

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1 2 Notations

1 21 Majuscules latines

Utilisées pour les grandeurs dont les dimensions sont: [ force ], [ force × longueur ],[ longueur

i ] (i ≠ 1), [ température ].

A Aire, section, section brute, groupe P Effort de traction, force dede qualité d'acier précontrainte

B Groupe de qualité d'acier Q Action (charge concentrée),C Celsius, groupe de qualité d'acier qualité des cordons de soudureD Groupe de qualité d'acier (classes QA ... QD)E Module d'élasticité R Résistance ultime (cas général) ;F Force (en général) réaction d'appuiG Module de glissement, poids propre S Moment statique d'une aire;

(de la structure) sollicitation, effort intérieur (enH Force horizontale (composante général); catégories d'éléments

horizontale) de construction et certificatsII Moment d'inertie d'exploitation S1, S2

J (ne pas utiliser, réservé aux T Moment de torsion (T = Mx);imprimantes et au télex) température; effort de traction

K Constante de torsion (Saint-Venant, (boulons)K = Ix = It); Kelvin U Périmètre (par crainte de

L Longueur, portée (lorsqu'il y a risque confusion entre les lettres u et n)de confusion entre la lettre l et le V Volume; effort tranchant; forcechiffre 1); effort de pression latérale verticale (composante verticale);

M Moment en général, moment de effort de cisaillement (boulons)flexion W Moment de résistance (calcul

N Effort normal; nombre de cycles de élastique)contrainte (fatigue) X, Y, Z Force dans les directions x, y z

O Z Module plastique (calculplastique)

Les lettres F, L, M, N, T, V avec l'indice correspondant, peuvent aussi désigner une résis-tance ultime.

1 22 Minuscules latines

Utilisées pour les grandeurs dont les dimensions sont: [ longueur ], [ longueur/temps i ],

[ force/longueur i ], [ temps ], [ masse ].

a Dimension; écartement des f Résistance du matériauraidisseurs transversaux (poutres à g Poids propre réparti; accélérationâme pleine); longueur d'un élément due à la pesanteurplan; épaisseur d'un cordon d'angle h Hauteur; épaisseur (dalle de(dimension de gorge); accélération béton par exemple)

b Dimension; largeur, largeur d'un i Rayon de giration; numéro d'ordreélément plan; hauteur d'âme pour le jcalcul (section en double té) k Coefficient de voilement

c Dimension; demi-largeur d'aile l Longueur, portée, distance entre(section en té et double té), largeur appuisd'aile (autres sections) m Moment de flexion par unité de

d Dimension; épaisseur de l'âme; longueur; massediamètre (par exemple goujons, n Effort normal par unité deboulons) longueur, effort normal relatif;

e Excentricité, dimension; pince (e1, nombre; coefficient d'équivalencee2) (Ea/Ec)

8

1 24

o u, v, w Composantes d'un déplacementp Entraxe des boulons (p1, p2) ou d'une déformation dans lesq Action répartie directions x, y, zr Rayon, congé v Vitesse; flux de cisaillements Dimension; dimension de contact w Flèche; entraxe des boulons

(cordon d'angle); écartement (entre ligne de trusquinage);(répartition); écart-type entraxe des nervures (tôles

t Epaisseur d'éléments à parois profilées)minces, épaisseur d'une tôle (en x, y, z Coordonnéesgénéral), épaisseur d'aile, épaisseur x Hauteur de la zone de bétond'une plaque; temps comprimée

u Périmètre z Bras de levier des forces internes

1 23 Minuscules grecques

Utilisées essentiellement pour les grandeurs sans dimension et pour les angles, ainsique pour les contraintes, les charges volumiques et les densités.

α Angle; coefficient; rapport; λ Coefficient; élancement (λK = lK/i)coefficient d'imperfection µ Coefficient de frottement(flambage); rapport des dimensions ν Coefficient de contraction latéraled'un panneau d'âme; facteur de ξ Coefficientcorrection (fatigue); coefficient de ξ, η, ζ Coordonnées relatives x/l, y/l, z/lréduction (connecteurs acier-béton); οcoefficient de dilatation thermique π

β Angle; coefficient; rapport, ρ Masse volumique; contrainteélancement de l'âme (rapport de la nominale d'un cordon d'anglehauteur b à l'épaisseur d) σ Contrainte normale

γ Facteur de charge, facteur de τ Contrainte tangentiellerésistance; glissement (angle de υglissement); charge volumique ϕ Angle; coefficient de fluage;

δ Allongement de rupture rotation initialeε Déformation spécifique χζ Coefficient ψ Facteur de charge pour actionsη Coefficient; coefficient d'uniformi- concomitantes; coefficient;

sation des moments pour rapport des moments; facteur dele déversement forme (Z/W)

θ, ϑ Rotation ω Coefficient; coefficient d'uniformi-ι sation des moments pourκ,χ Coefficient; coefficient de flambage; le flambage

1 24 Symboles mathématiques et spéciaux

∆ Différence, déviation; – Valeur relative (caractère surligné,accroissement; augmentation par exemple λ K )

Σ Somme * Exposant affectant lesΦ Coefficient dynamique sollicitations, utilisé dans la∅ Diamètre procédure de vérification

S* = S ⋅ γF⋅ γR ≤ R selon la

norme SIA 161 (1979),chiffre 3 02 1

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1 25 Indices généraux

Lorsque deux indices sont utilisés simultanément, une virgule de séparation peut amé-liorer la lisibilité (p.ex. fu,B à la place de fuB).

B Boulons; voilement Kn NœudC Catégorie de détails pour la fatigue N Réduit par l'effort normalD Connecteurs; déversement; limite R Résistance (ultime)

de fatigue S Poteau, montant de cadreE Electrode (métal déposé); Euler St Renforcement d'un champ cisaillé

(flambage élastique) T Poutre, traverse; températureK Flambage

a Acier de construction; action p Acier de précontrainte;concomitante précontrainte

b Mixte q Actionc Compression; béton r Valeur représentatived Dimensionnement; action s Acier à béton (armature passive);

prépondérante surface de contact (cordone Equivalent d'angle); section résistantef Aile, (assemblage par) frottement; t Traction; transversalement;

dimensionnement au feu tangentielg Poids propre u Rupture; ruineh Horizontal v Vertical; Saint-Venant (torsion)i Idéalisé, idéal; rang, ordre w Gorge (cordon d'angle); âme;j (torsion) non uniformek x, y, z Coordonnéesl Longitudinal, pression latérale x Axe de la barrem Moyen, valeur moyenne; métallique y Elasticité (limite d'); axe de forten Net inertie (section en double té)o NuI (zéro), initiaI; se rapportant au z Axe de faible inertie (section en

système fondamental double té)

0, 1, 2..Valeurs particulières max Maximal∞ Valeur finale min Minimal

nom Valeur nominaleacc Accidentel pl Plastiqueadm Admissible red Réduitcr Critique (élastique) req Nécessaire, requisef Efficace, participant res Résultantel Elastique ser Lors de l'utilisation, état defat Fatigue serviceid idéal sup Supérieurinf Inférieur theor Théorique

1 26 Contraintes limites, sollicitations, résistances ultimes

Contraintes limites de l'acier; τy Limite d'élasticité en cisaillementfy Limite d'élasticité (1) ( τ y yf= / 3 )

fu Résistance à la traction (1)σK Contrainte de flambage Contraintes limites des cordons deσD Contrainte de déversement soudures:τR Contrainte limite de cisaillement fw Contrainte limite dans la section de

gorgefs Contrainte limite dans la section de

(1) selon chiffre 3 23 1 contact

10

1 27

Valeurs de dimensionnement de la Résistances ultimes (extrait):sollicitation: R Résistance ultime en généralSd Sollicitation (en général) MR Résistance ultime à la flexion, enFd Charges et forces généralMd, Vd, Nd Efforts intérieurs Mpl Moment plastique (Mpl = fy ⋅ Z)σd Contraintes Mel Moment limite élastique

(Mel = fy ⋅ W, resp.Mel = fy ⋅W )MD Moment de déversementNK Résistance ultime au flambage

sous effort de compressioncentré

1 27 Notations pour profilés et poutres composées à âme pleine

Aire de la section de l'aile Af = 2c ⋅ t Aire de la section de l'aile Af = c1 ⋅ tAire de la section de l'âme Aw = b ⋅ d Aire de la section de l'âme Aw = b ⋅ d

Figure 1 Notations pour profilés en double té et poutres composées à âme pleine,axes des barres

Axe de la barre: x-xAxes principaux de la section : y-y axe de forte inertie

z-z axe de faible inertie

Module plastique Z: pour un profil symétrique: Zy = 2 Sy

Sy : moment statique de la demi-section par rap-port à l'axe y-y

11

1 28 Désignations des aciers de constructionTableau 1 Nuances d'acier selon les nouvelles et les anciennes désignations (depuis 1972) :

Norme SIA 161 (1990)

(1)

Norme SIA 161 (1979)EURONORM 25-72EURONORM 113

Norme SIA 161 (1974) DIN 17 100 (1980)

Fe E 235Fe E 275Fe E 355Fe E 460

Fe 360Fe 430Fe 510

Fe E 460

Ac 24/37-

Ac 36/52-

St 37St 44St 52

-

(1) Désignations selon les projets de norme EN 10 025 et EN 10 027. Les abréviations «européennes» nesont pas connues de façon définitive au moment de l'impression de la présente norme. Pour éviterdes confusions, on ajoutera toujours à la désignation de l'acier la mention du groupe de qualité, selonles tableaux 16a et 16b.

1 3 Grandeur des caractères

Deux grandeurs de caractères sont utilisées dans la norme pour en améliorer la lisibilité. Les règles princi-paIes et les développements essentiels sont imprimés en grands caractères. Les petits caractères sontutilisés avant tout pour des applications et pour des solutions concernant les points de détail.

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2 2

2 PRINCIPES D'ÉLABORATION DU PROJETET D'EXÉCUTION

2 1 Généralités (1)

2 1 1 Les principes régissant la sécurité et l'aptitude au service sont fixés dans la norme SIA 160.

2 1 2 On appliquera les principes du présent chapitre concernant l'élaboration du projet et l'exécution en tenantcompte de l'importance et de la complexité de l'ouvrage.

2 2 Elaboration du projet

2 2 1 L'étude et la réalisation du projet seront effectuées conformément aux règles de l'art sous la conduite deprofessionnels qualifiés, dont les connaissances, l'expérience et les compétences, en matière de techno-logie des matériaux, de statique, de construction, de conduite des travaux ou dans d'autres domainesspécialisés ayant une influence sur le projet, doivent être en accord avec la difficulté du projet à réaliser.

2 2 2 Les exigences particulières et les conditions locales suivantes seront clarifiées au début de l'élaborationdu projet et précisées dans le plan de sécurité et le plan d'utilisation:

- l'exposition de l'ouvrage aux conditions climatiques ainsi qu'aux actions agressives éventuelles- le choix et les propriétés des matériaux à utiliser- les méthodes envisageables pour la réalisation, le transport et le contrôle de qualité- les tolérances dimensionnelles- d'autres paramètres et actions particulières (tels que procédé et phases de construction)- les exigences relatives à la sécurité du travail- les exigences de protection contre l'incendie.

2 2 3 Outre les exigences relatives à la sécurité et à l'aptitude au service, il faudra, dans la mesure du possible,également prendre en considération lors de l'étude d'une structure porteuse les aspects suivants:

- les exigences fonctionnelles, telles que la physique du bâtiment, les installations techniques, etc.- les changements prévisibles d'affectation, voire la mise hors service et la démolition de l'ouvrage- l'économie, la durabilité et l'entretien- l'aspect de l'ouvrage et de ses éléments- la compatibilité et un comportement d'ensemble adéquat entre éléments d'ouvrage constitués de

matériaux différents- l'accessibilité aux éléments d'ouvrage nécessitant un entretien- des dispositions de construction assurant la durabilité des éléments d'ouvrage non contrôlables.

2 2 4 La sécurité doit être assurée en tenant compte des principes suivants:

- accorder une attention particulière à l'élément porteur dont la défaillance met en danger la stabilité dela structure

- veiller à ce que la défaillance d'un seul élément porteur ne puisse entraîner l'effondrement progressifde parties importantes de la structure

- choisir un système porteur insensible aux petites imperfections de construction.

2 2 5 Le programme de contrôle ou le plan qualité de l'entrepreneur de construction métallique devra préciserles contrôles à effectuer pour s'assurer du bien-fondé des données de base et des hypothèses prises encompte lors de l'élaboration du projet.

(1) Les chiffres 2 1 à 2 5 correspondent pour l'essentiel à ceux de la norme SIA 162 ( 1989), aveccependant certaines adaptations spécifiques à la construction métallique.

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2 3 Exécution

2 31 Généralités

2 31 1 L'exécution et la direction des travaux requièrent la collaboration de personnes dont les qualificationsprofessionnelles et la compétence en matière d'organisation correspondant à l'importance et à la comple-xité de l'ouvrage.

2 31 2 Les personnes responsables de la direction des travaux doivent être informées de toutes les caractéristi-ques du projet.

2 31 3 On observera strictement les règles relatives à la sécurité du travail.

2 32 Préparation de l'exécution

2 32 1 La préparation de l'exécution comprend en principe l'élaboration des données et des documents définis-sant:

- les installations de chantier- les possibilités d'accès- le programme des travaux, les phases de construction et de montage- les dimensions et la résistance ultime de l'infrastructure, des ancrages et des points d'attache- les ouvrages et aménagements existants.

2 32 2 Un délai doit être convenu pour l'établissement de ces documents. Toute modification éventuelle seracommuniquée à temps.

2 32 3 On élaborera une description détaillée du déroulement des travaux en cas de processus de constructioncompliqués ou difficiles.

2 33 Programme de contrôle, contrôles et réception

2 33 1 L'exécution est conduite et surveillée par l'entreprise, dans certains cas dans le cadre d'un système qua-lité, au moyen d'un plan qualité. Le programme de contrôle définit la surveillance à exercer par la directiondes travaux.

2 33 2 Les méthodes et l'étendue des contrôles doivent correspondre aux prescriptions des différentes normesde structures porteuses. Il y a lieu de désigner les personnes qui en sont responsables.

2 33 3 Le programme de contrôle est établi en fonction de l'importance et de la complexité de l'ouvrage.

2 33 4 Les résultats des contrôles seront consignés dans des procès verbaux.

2 33 5 Lors de la réception de l'ouvrage, on remettra également au maître de l'ouvrage les prescriptions (recom-mandations ou instructions) relatives à la surveillance et à l'entretien de l'ouvrage terminé.

2 4 Documents techniques d'exécution2 4 1 Les documents techniques contiendront l'énoncé des principes relatifs à la sécurité et à l'aptitude au ser-

vice, à savoir le plan de sécurité et le plan d'utilisation, le plan qualité et le programme de contrôle, les cal-culs statiques, les plans et les listes de matériaux nécessaires à l'exécution, les documents de soumis-sion, les documents d'exécution ainsi que les prescriptions relatives à la surveillance et à l'entretien del'ouvrage. L'étendue et la teneur du plan de sécurité et du plan d'utilisation sont fixées dans la normeSIA 160.

2 4 2 Le plan qualité et le programme de contrôle contiendront entre autres les informations suivantes: per-sonne responsable des contrôles, genre, étendue, réalisation et moment des contrôles, qualité et perfor-mances requises avec indication des tolérances, schéma de cheminement de l'information.

2 4 3 Les calculs statiques expliciteront clairement toutes données relatives aux modèles de comportement dela structure et au flux des forces en son sein, ainsi que toutes les vérifications requises concernant lasécurité structurale et l'aptitude au service.

2 4 4 Les plans et les listes de matériaux contiendront toutes les indications nécessaires à la description sanséquivoque des différents éléments d'ouvrage et de leur réalisation.

14

2 63

2 4 5 Les documents de soumission comprendront les spécifications et pièces mentionnées dans la norme SIA118,art.7.

2 4 6 Les documents d'exécution comprendront en outre:

- le texte et les pièces constitutives du contrat d'entreprise, conformément à la norme SIA 118, art. 20- les programmes des travaux- l'ensemble des procès-verbaux des séances de chantier et des contrôles effectués- le rapport de montage; on peut y renoncer dans le cas d'ouvrages peu importants et de courte durée

de construction.

2 4 7 La désignation de l'ouvrage et sa situation figureront de manière non équivoque sur tous les documentsd'exécution. Ceux-ci seront datés et porteront le nom de leur auteur.

2 4 8 Une fois complétés et mis à jour, les documents d'exécution deviendront les pièces constitutives du dos-sier de l'ouvrage.

2 5 Attribution des tâches2 5 1 Les tâches, les compétences, les modes d'action et les responsabilités de chacun des intervenants seront

fixés avant le commencement des études et avant le début de l'exécution (voir les règlements SIA 102,SIA 103, art. 2 à 4).

2 5 2 Le cheminement de l'information sera défini sans équivoque.

2 6 Principes particuliers aux constructions métalliques

2 61 Généralités

2 61 1 Les exigences de fabrication et d'entretien doivent être respectées lors de la conceptiond'un ouvrage et de ses éléments. Les détails de construction soumis à des sollicitationsrépétées doivent être conçus de façon à satisfaire les critères de résistance à la fatigue.

2 61 2 Une construction métallique bien conçue se distingue par un choix judicieux des maté-riaux, une fabrication économique, un montage simple et sûr, des déformations accep-tables, ainsi que par un comportement compatible avec celui des autres éléments deconstruction.

2 61 3 Lors de la conception du projet, on prendra les dispositions propres à éviter que la sen-sibilité de la construction aux déformations et aux vibrations n'affecte défavorablementsa résistance ultime et son comportement lors de l'utilisation. En cas de surfaces hori-zontales, comme par exemple les toitures plates légères, on prendra les mesures appro-priées pour éviter l'accumulation de l'eau.

2 61 4 Les tâches des spécialistes participant à la construction sont définies au chapitre 7.

2 62 Choix des matériaux

Le choix des matériaux tiendra compte des exigences de ductilité et de soudabilité (voirle chiffre 5 23). Il doit être arrêté dans le plan de sécurité.

2 63 Fabrication et montage

2 63 1 Lors de l'élaboration du projet on tiendra compte des conditions de fabrication en ate-lier et des possibilités de transport ainsi que des conditions de montage et des risquesd'accident.

2 63 2 La position des joints de montage est en général imposée par le déroulement du mon-tage.

15

2 64 Assurance de la qualité

2 64 1 Les exigences de qualité auxquelles la construction doit satisfaire correspondent à descritères de sécurité, d'aptitude au service, d'économie et à d'autres besoins éventuels.Afin de satisfaire à ces exigences, les points suivants seront précisés dans le plan desécurité et dans les appels d'offre:

- les exigences minimales concernant le système qualité et le plan qualité de l'entre-preneur de construction métallique

- les exigences concernant la qualification de l'entrepreneur de construction métalli-que, en particulier pour l'exécution des travaux de soudure, en général par classifica-tion des différents éléments de construction dans les catégories S1 et S2 et par l'éta-blissement des certificats d'exploitation nécessaires (voir le chiffre 6 2).

Des indications plus précises sont données dans la norme SIA 161/1.

2 64 2 Le programme de contrôle relatif à la surveillance à exercer par la direction des travauxdevrait être en accord avec le système qualité et le plan qualité de l'entrepreneur deconstruction métallique. Il devrait également prendre en compte la complexité des cons-tructions et les risques que peut faire courir aux usagers et à l'environnement la ruptureéventuelle d'un élément de construction. Pour la détermination de l'ampleur de la sur-veillance, il est recommandé de se référer au tableau 2 de la norme SIA 161/1.

2 64 3 Le programme de contrôle doit particulièrement mettre en évidence l'importance descontraintes imposées par des actions non souhaitées, par exemple celles dues aux sou-dures sur des matériaux ou sur des parties d'éléments de construction avec soudageinterdit à l'oxycoupage ou aux découpes d'éléments porteurs, à l'endommagement dela protection contre la corrosion.

2 64 4 Les indications concernant les contrôles à effectuer durant l'exécution se trouvent auchiffre 6 8 de même que dans la norme SIA 161/1.

2 65 Protection contre l'incendie

2 65 1 En ce qui concerne les mesures de protection contre l'incendie, on se référera à lanorme SIA 160, chiffre 4 17. La définition d'un concept d'ensemble dans les premièresphases du projet est indispensable.

2 65 2 En cas d'utilisation de mesures particulières (p. ex. installations de détection et installa-tions type Sprinkler), la résistance au feu peut, de cas en cas, être réduite en consé-quence. La méthode d'évaluation du risque d'incendie sert dans ce cas d'aide à la déci-sion.

2 65 3 Lors de la vérification par le calcul de la résistance au feu d'éléments de constructionmétallique, ou lors de leur classification, le coefficient de résistance sera fixé, par analo-gie avec la méthode d'essai au four, à γR,f = 1.0.

2 66 Protection de surface et entretien

2 66 1 Le type de protection de surface doit être précisé dans l'avant-projet (voir la normeSN 555 001).

2 66 2 Les dispositions pratiques et les détails de construction devront permettre une surveil-lance et un entretien aisés.

2 66 3 Les éléments particulièrement soumis à l'usure, comme par exemple les joints de chaus-sée, appuis de ponts, grilles, trémies de silos, etc., doivent être aisément remplaçables.On prévoira dès l'élaboration du projet les dispositions pratiques nécessaires à ceteffet.

16

3 13

3 CALCUL, DIMENSIONNEMENT ET VÉRIFICATIONS

3 1 PRINCIPES GÉNÉRAUX

3 11 Vérifications exigées

3 11 1 En principe on effectuera deux vérifications:

- la vérification de la sécurité structurale- la vérification de l'aptitude au service

Ces vérifications seront conformes au plan de sécurité et au plan d'utilisation établispour l'ouvrage.

3 11 2 On peut renoncer à l'une des deux vérifications si elle est manifestement superflue.

3 11 3 Les structures porteuses, pour lesquelles des sollicitations souvent répétées représen-tent un risquef doivent faire l'objet d'une vérification de la sécurité à la fatigue.

3 12 Modélisation

3 12 1 Le calcul des structures porteuses doit être fait à l'aide d'un modèle dont le comporte-ment est proche du comportement réel.

3 12 2 La reprise et la transmission des réactions d'appui doivent être assurées.

3 12 3 L'effet des déformations de la structure sur les efforts intérieurs (effet du deuxièmeordre) sera pris en compte au besoin.

3 12 4 Les encastrements ne peuvent être pris en considération que s'ils sont effectivementassurés par des dispositions de construction adéquates et par le comportement stati-que de l'élément porteur contigu.

3 13 Actions

3 131 Charges

3 131 1 Les charges à considérer pour les vérifications de la sécurité structurale, de l'aptitude auservice et de la sécurité à la fatigue seront déterminées conformément à la normeSIA 160.

3 131 2 Les efforts intérieurs résultant des charges seront déterminés sur la base d'un étatd'équilibre qui satisfait les conditions statiques de bord.

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3 132 Précontrainte

La précontrainte sera prise en considération selon les normes SIA 160 et SIA 162.

3 133 Déformations imposées et entravées

3 133 1 Les gradients de température non linéaires sur l'ensemble de la section, le fluage et leretrait dans les constructions mixtes, etc., induisent des contraintes autoéquilibréesdans les sections transversales de systèmes statiquement déterminés. Dans des systè-mes hyperstatiques, de telles actions, de même que l'entrave aux déformations provo-quées par la température ou les déplacements d'appui, engendrent en plus des effortsintérieurs.

3 133 2 Les contraintes autoéquilibrées peuvent généralement être négligées lors de la vérifica-tion de la sécurité structurale. Dans les problèmes de stabilité, leur effet est déjà pris encompte dans la méthode de dimensionnement.

3 133 3 Les efforts intérieurs dus aux déformations entravées seront pris en compte lors de lavérification de la sécurité structurale selon les méthodes EE ou EER (voir le tableau 2).

3 133 4 Lors de la vérification de l'aptitude au service, l'influence des déformations imposées etentravées sera prise en considération.

3 134 Transmission des données concernant les sollicitations

3 134 1 Les sollicitations doivent être clairement définies lors de la transmission des donnéesentre les participants à la construction et, en règle générale, doivent être indiquées dansle plan de sécurité et le plan d'utilisation. Les sollicitations doivent être transmises sépa-rément pour chaque action.

Sauf indication contraire, la vérification de la sécurité structurale s'effectue sur la basedes sollicitations résultant des valeurs représentatives des actions, et celle de l'aptitudeau service sur la base des sollicitations résultant des valeurs de longue ou de courtedurée.

3 134 2 Une entente réciproque est indispensable lorsque les sollicitations destinées au dimen-sionnement des joints et des assemblages sont communiquées par des tiers.

18

3 213

3 2 SÉCURITÉ STRUCTURALE

3 21 Principes de la vérification

3 211 Généralités

3 211 1 La sécurité d'une structure porteuse sera vérifiée en s'assurant que la condition sui-vante est remplie:

Sd : valeur de dimensionnement de la sollicitationR : résistance ultimeγR : facteur de résistance

La vérification peut être effectuée avec les contraintes, les efforts intérieurs ou les actions.

3 211 2 La vérification de la sécurité structurale d'une construction métallique comprend enrègle générale la vérification de la résistance en section de même que celle de la résis-tance des assemblages et la vérification de la stabilité d'éléments porteurs et de struc-tures.

3 212 Sollicitation

3 212 1 Les actions sur la structure porteuse seront prises en considération conformément à lanorme SIA 160, en fonction des situations de risque.

3 212 2 Les valeurs de dimensionnement de la sollicitation d'un élément porteur ou d'une sec-tion seront calculées selon les règles de la statique.

3 212 3 Le comportement plastique des matériaux pourra être pris en considération dans le cal-cul des sollicitations. Les hypothèses du chiffre 3 22 devront alors être respectées.

3 213 Résistance ultime

3 213 1 La résistance ultime doit être déterminée selon la présente norme pour les dimensionsdes éléments porteurs indiquées sur les plans et pour les dimensions nominales dessections.

3 213 2 La résistance ultime peut être déterminée à l'aide de méthodes de calcul et de formulesautres que celles proposées par cette norme, au sens du chiffre 0 3, à condition que lesmodèles de calcul utilisés garantissent l'équilibre entre les efforts extérieurs et inté-rieurs sans dépassement des contraintes limites.

3 213 3 Si la résistance ultime est déterminée au moyen d'essais, ceux-ci doivent être décrits demanière claire et complète et leurs résultats interprétés à l'aide d'un modèle. La résis-tance ultime sera déterminée en tenant compte de la dispersion statistique des résul-tats et du nombre d'essais.

Si le nombre d'essais est insuffisant pour une évaluation statistique, la résistance ultime calculée R seraprise égaIe à 0.9 fois la valeur minimale des résultats d'essais. De plus, lors de la détermination de la résis-tance ultime calculée R, la différence entre les caractéristiques effectives des matériaux des éprouvetteset les valeurs minimales garanties pour les matériaux mis en ceuvre dans la structure porteuse sera priseen compte.

Selon le mode de rupture et la dispersion, un facteur de résistance supérieur à celui donné au chiffre3 214 2 ou une réduction supplémentaire de la résistance ultime peuvent être nécessaires (voir parexemple le chiffre 3 241 1).

19

3 213 4 Les données d'un fabricant relatives à la résistance ultime d'un produit ne peuvent être utilisées pour lavérification de la sécurité structurale que si elles ont été établies selon les prescriptions de la présentenorme, de manière théorique ou expérimentale. La documentation du produit doit mentionner que cetteexigence est satisfaite.

Les données doivent être parfaitement compréhensibles. Sur demande, le fabricant sera tenu de fournirla méthode ayant servi à l'établissement de ces données, les documents de base et les rapports d'essaisconcernés.

3 214 Facteur de résistance

3 214 1 Le facteur de résistance γR tient compte:- des divergences entre le système porteur réel et celui considéré dans le calcul- des simplifications et des imprécisions du modèle de résistance- des imprécisions relatives aux dimensions des sections.

3 214 2 Le facteur de résistance vaut généralement:

γR = 1.1 (2)

3 22 Méthodes de calcul et hypothèses

3 221 Choix de la méthode de calcul

3 221 1 Pour la vérification de la sécurité structurale, on choisira l'une des méthodes de calculdéfinies ci-après. Il sera tenu compte de l'élancement des éléments porteurs.

Tableau 2 Méthodes de calcul pour la vérification de la sécurité structurale

Méthode Calcul desefforts intérieurs

Calcul de larésistance

ultime des sections

Conditions à respecter

Chiffres Tableau

PP plastique plastique 3 222, 3 224 3a

EP élastique plastique 3 223, 3 224 3b

EE élastique élastique 3 223, 3 225 1 3c

EER élastique élastique 3 223, 3 225 2 7

méthode courante pour le calcul des structures de bâtiment

3 221 2 La méthode EP est la plus couramment utilisée dans le calcul des structures de bâtiment étant donné l'uti-lisation très fréquente de sections relativement compactes qui remplissent les conditions du tableau 3b.Si les conditions encore plus strictes du tableau 3a sont satisfaites, la méthode PP peut alors être utilisée.

3 221 3 La méthode EER sera utilisée pour des éléments porteurs à parois minces qui ne remplissent pas les con-ditions du tableau 3c. Dans ce cas, la résistance ultime de la section est déterminée par calcul élastiqueselon le chiffre 3 255 pour une section réduite (section de dimensionnement).

3 222 Calcul plastique des efforts intérieurs

3 222 1 Si la vérification de la sécurité structurale est effectuée à l'aide du calcul plastiqueselon la théorie des rotules plastiques, en tenant pleinement compte de la redistributiondes efforts intérieurs, il est alors nécessaire de garantir que les moments plastiques Mpl

développés par les rotules plastiques restent inchangés jusqu'à la formation de la der-nière rotule. A cet effet, les sections situées dans les zones de rotules plastiques de-vront satisfaire aux conditions du tableau 3a. Toutes les autres sections rempliront aumoins les conditions d'élancement du tableau 3b. Dans la zone des rotules plastiques, ladistance lD entre appuis empêchant le déversement n'excédera pas la longueur critiquede déversement lCr selon le tableau 3a.

20

3 225

3 222 2 Pour les cadres dont les nœuds ne sont pas tenus latéralement, il est nécessaire detenir compte de l'augmentation des moments résultant du déplacement des pointsd'application des charges. La déformation locale des nœuds sans raidisseur doit êtreprise en compte dans la déformation d'ensemble.

3 222 3 Pour des barres isolées de poutres en treillis chargées transversalement, une redistribu-tion des moments peut être prise en considération. En revanche, une telle redistributionn'est pas admise pour le comportement d'ensemble du treillis.

3 222 4 Les aciers Fe E 235, E 275, E 355 et E 460 conviennent pour le calcul plastique d'aprèsla théorie des rotules plastiques; pour d'autres matériaux, il faut s'assurer que le com-portement contrainte-déformation spécifique garantit une capacité de rotation suffi-sante. Cette méthode de calcul n'est pas admise pour les matériaux dont la limite d'élas-ticité dépasse les 85% de la résistance à la traction.

3 223 Calcul élastique des efforts intérieurs

Par calcul élastique des efforts intérieurs, on désigne des méthodes de calcul baséessur un comportement élastique de tous les éléments porteurs. Elles ne prennent doncpas en considération une redistribution des efforts résultant de déformations plasti-ques. Par contre, l'influence d'imperfections et de déformations élastiques sur l'équili-bre doit être évaluée et prise en compte au besoin (théorie du deuxième ordre).

3 224 Résistance ultime plastique des sections

3 224 1 Lorsque le calcul des efforts intérieurs s'effectue par la méthode plastique décrite auchiffre 3 222, la résistance ultime plastique est utilisée lors de la vérification.

3 224 2 Le calcul de la résistance ultime des sections basé sur la plastification totale de celles-ciest aussi possible dans le cas d'un calcul élastique des efforts intérieurs, pour autantque les dimensions de toutes les sections et les longueurs de déversement des élé-ments examinés remplissent les conditions du tableau 3b.

3 224 3 La résistance ultime plastique des sections en travée de poutres continues et de traverses de cadrestenus latéralement qui remplissent les conditions du tableau 3b pour la méthode EP peut être utilisée lorsde la vérification, même si les sections dans les zones d'appuis ne remplissent pas ces mêmes condi-tions, pour autant que la sollicitation des sections dans les zones d'appuis ne dépasse pas 90% de larésistance ultime élastique, divisée par γR, pour la même disposition des charges. La vérification au déver-sement dans la zone des appuis s'effectue alors selon le chiffre 3 254.

3 224 4 Aucune plastification des sections n'est admise pour des éléments en acier dont la limite d'élasticitédépasse 85% de la résistance à la traction.

3 225 Résistance ultime élastique des sections

3 225 1 Le calcul de la résistance ultime élastique des sections se caractérise par l'applicationsans restriction de la loi de Hooke. La contrainte limite aux fibres extrêmes de la sectionest la limite d'élasticité fy; elle peut être rapportée au plan moyen de l'aile pour les pou-tres fléchies.

3 225 2 Si les conditions du tableau 3c ne sont pas remplies, les parties de section en compres-sion sujette au voilement (par exemple les ailes et les âmes) doivent être considéréesavec une largeur efficace réduite selon le chiffre 3 255. Les contraintes seront alorscalculées avec cette section résistante.

21

Tableau 3 Conditions auxquelles les éléments porteurs doivent satisfaire

(1) Aile comprimée toujours pourvue d'appuis au (2) Une redistribution des moments peut ainsi avoir lieudéversement à l'extrémité des tronçons sans déversement: une vérification au déversement est

superflue. La sécurité au déversement des autrestroncons doit être vérifiée selon le tableau 3b.

(3) Valable pour profilés en double té de sectionbisymétrique et pour n ≤ 0 15. .

22

(4) La résistance ultime plastique en section peut ainsi (6) Utiliser les valeurs k selon le tableau 6.être atteinte sans déversement: une vérification au (7) Les valeurs numériques sont valables en cas de flexiondéversement est superflue. pure et condition de bord articulé. Autres cas, voir

(5) Valable pour profilés en double té de section bisymé- tableau 7.trique et pour n ≤ 0 15. . (8) Cas général, voir chiffre 4 22.

23

3 23 Contraintes limites

3 23 1 Les valeurs de calcul des contraintes limites servent à déterminer la résistance ultimecalculée. En particulier, les contraintes limites du tableau 4 sont applicables pour desaciers dont la température est comprise entre -30 °C et + 150 °C.

Tableau 4 Contraintes limites

fy : limite d'élasticitéfu : résistance à la tractionσK, σD : contraintes limites à l'apparition d'une instabilitéτR : : contrainte limite de cisaillementτy : limite d'élasticité en cisaillementfu,E : résistance à la traction du métal d'apport (voir chiffre 3 243 9)fw, fs : contraintes limites (cordons d'angle)

Pour les épaisseurs dépassant 40 mm, fy et fu seront égales aux valeurs minimales de lalimite d'élasticité et de la résistance à la traction respectivement, selon les tableaux 16aet 16b. Pour d'autres qualités d'acier, les valeurs minimales données dans les normesde matériaux pourront être utilisées pour fy et fu.

En aucun cas la limite d'élasticité ne dépassera 85% de la résistance à la traction(fy ≤ 0.85 fu).

3 23 2 Dans les zones soumises à des sollicitations multiaxiales, la vérification de la sécurité structurale serabasée sur le critère de plasticité de la constance du travail de déformation (von Mises), à moins d'uneredistribution favorable des contraintes. Pour des contraintes biaxiales (dans le plan x-y d'un élément parexemple), la condition suivante est applicable:

σ σ σ σ τγxd yd xd yd d

y

R

f2 2 23+ − ⋅ + ≤ (3)

où σxd, σyd et τd sont les contraintes calculées à partir des valeurs de dimensionnement des sollicitations.

24

3 242

3 24 Assemblages et moyens d'assemblage

3 241 Prescriptions générales

3 241 1 Les résistances ultimes établies par calcul selon le chiffre 3 24 ont été fixées de façonque toute ruine prématurée dans les assemblages soit exclue et que le facteur de résis-tance unique selon le chiffre 3 214 2 soit conservé.

3 241 2 Le dimensionnement des assemblages doit être adapté à la méthode de calcul choisieselon le tableau 2. La sécurité structurale doit être vérifiée en tenant compte du compor-tement des assemblages à la déformation.

3 241 3 Lors d'un calcul élastique des efforts intérieurs (méthodes EP, EE et EER), les modèles de calcul desassemblages doivent être compatibles avec le comportement de la structure. La déformabilité et la rigi-dité des assemblages doivent correspondre au modèle: en particulier, les attaches articulées doivent pou-voir supporter les rotations prévues. En règle générale, les assemblages sont alors dimensionnés pour lesefforts intérieurs calculés.

3 241 4 Lors d'un calcul plastique des efforts intérieurs (méthode PP), les assemblages doivent présenter la mêmerésistance ultime calculée que les pièces à assembler. Il est admissible de déroger à ce principe pour desassemblages dont la ductilité permet la redistribution des efforts prise en compte dans le calcul, ou dansdes zones faiblement sollicitées pour lesquelles les efforts intérieurs maximaux sont déterminés par lecalcul.

Les attaches articulées doivent pouvoir supporter les déformations résultant de la redistribution desefforts.

3 241 5 Pour les éIéments comprimés par un effort normal centré, on peut admettre une transmission par contactà condition que les surfaces de contact soient suffisamment planes et que tout déplacement soit exclu,durant le montage comme lors de l'utilisation.

Lorsque la barre est sujette au flambage, de tels joints par contact ne peuvent être placés qu'à proximitéimmédiate de points maintenus dans toutes les directions. Les efforts tranchants dus à la déformée deflambage sont à prendre en considération.

3 241 6 Lorsque les axes de barres sollicitées axialement ne coïncident pas dans les joints, ou ne sont pas cen-trés aux nœuds, on tiendra compte des moments dus aux excentricités.

3 241 7 La résistance ultime des assemblages hybrides doit être déterminée compte tenu du mode effectif detransmission des efforts et des différences de comportement à la déformation.

3 241 8 La fixation d'éléments porteurs en acier à d'autres structures nécessite la déterminationprécise du comportement de l'assemblage. Les entraves aux déformations et le risqued'arrachement requièrent une attention particulière.

3 242 Assemblages boulonnés

GÉNÉRALITÉS

3 242 1 La sécurité structurale des assemblages boulonnés sera vérifiée à l'aide des résistancesultimes définies ci-dessous pour le cisaillement, la pression latérale et la traction dans latige des boulons. Elles sont applicables à tous les types d'assemblages réalisés à l'aidede boulons ou de rivets à anneaux. Les sections nettes des éléments assemblés doiventêtre vérifiées selon les chiffres 3 242 9 à 11.

25

Les sollicitations en traction de la tige des boulons ne sont à prendre en compte que si elles résultentd'efforts intérieurs ou de charges extérieures.

Dans les cas de boulons à têtes fraisées, d'écrous minces, de trous taraudés et de tirants avec filetagesroulés ou continus, les résistances ultimes données ci-après seront réduites de 25%, à moins d'une vérifi-cation plus précise.

Pour les assemblages par frottement, la vérification de l'aptitude au service selon le chiffre 3 35 peut êtredéterminante pour le dimensionnement.

L'interdiction de souder les aciers à haute résistance et les tiges d'ancrage doit faire partie du programmede contrôle.

CISAILLEMENT

3 242 2 La résistance ultime au cisaillement d'un boulon vaut, pour chaque section cisaillée:

VR = 0.5 fu,B ⋅ A (4)

fu.B : valeur de calcul de la résistance à la traction de l'acier du boulon (voir tableau 18)A : aire de la section de la tige du boulon

Si la section cisaillée se trouve dans la zone du filetage, l'aire A sera remplacée par l'aire de la sectionrésistante As selon le chiffre 3 242 5; en outre dans le cas de boulons à haute résistance de la classe10.9, la résistance ultime au cisaillement doit encore être réduite au 80% de la valeur ci-dessus.

PRESSION LATÉRALE

3 242 3 La résistance ultime à la pression latérale des pièces assemblées vaut, pour chaqueboulon :

LR = 1.6 fu ⋅ d ⋅ t (5)

fu : résistance à la traction de l'acier des pièces assemblées selon le chiffre 3 23 1d : diamètre de la tige du boulont : épaisseur du matériau (épaisseur de la tôle)

La résistance ultime à la pression latérale LR donnée par la formule (5) est valable pourles pinces normales selon le chiffre 3 242 12 et le tableau 5, indifféremment de la pré-sence d'une éventuelle précontrainte. Pour d'autres pinces, la formule (6) est applicable.

Les formules (5) et (6) restent valables lorsque le filetage se situe entièrement ou partiellement dansl'épaisseur des pièces assemblées. Cependant, pour des épaisseurs inférieures à 4 mm, on introduiradans le calcul le diamètre de la section résistante ds selon le chiffre 3 242 5 à la place de d.

3 242 4 Pour des pinces différentes de celles figurant au tableau 5, la résistance ultime à la pression latérale peutêtre calculée à l'aide de la formule (6) ci-dessous; elle s'applique alors à tous les boulons d'une mêmeattache.

LR = 0.8 (e1/d) ⋅ fu⋅ d ⋅ t pour1.4d ≤ e1 ≤ 3d (6)

e1 : pince dans la direction de l'effort (voir figure 4)d : diamètre de la tige du boulonfu : résistance à la traction de l'acier des pièces assemblées, selon le chiffre 3 23 1t : épaisseur du matériau (épaisseur de la tôle)

Si p1 < e1 + d/2, la valeur (p1 - d/2) sera introduite dans la formule (6) à la place de e1 (p1 : entraxe desboulons dans la direction de l'effort). Pour e1 > 3d, on a LR = 2.4 fu ⋅ d ⋅ t.

26

3 242

TRACTION

3 242 5 La résistance ultime à la traction d'un boulon vaut:

TR = 0.8 fu,B⋅ As pour boulons à haute résistance

précontraints (7a)TR = 0.6 fu,B

⋅ As pour boulons non précontraints (7b)

fu,B : valeur de calcul de la résistance à la traction de l'acier du boulon (voir tableau 18)As : aire de la section résistante du boulon

As est définie comme étant l'aire du cercle de diamètre:

ds = 0.5 ⋅ (df+dk) (8)

Pour les trous filetés dans le matériau de base, une vérification supplémentaire relative à l'arrachement dufilet est nécessaire.

3 242 6 Pour les assemblages par boulons travaillant en traction et dont la sollicitation n'est pas essentiellementstatique, on utilisera des boulons à haute résistance précontraints afin d'améliorer le comportement à lafatigue.

3 242 7 Dans les assemblages boulonnés, la flexion locale des pièces peut engendrer des effets de levier. Il enrésulte une augmentation des efforts de traction dans les boulons dont il faudra tenir compte dans ledimensionnement (voir la figure 2a).

L'effet de levier peut être limité en augmentant la rigidité des éléments de l'assemblage.

Les assemblages en traction soumis à des sollicitations de fatigue doivent être conçus de manière à ceque les surfaces de contact direct soient précontraintes, par exemple selon la figure 2b.

Figure 2a Efforts de levier H dus à une sollici- Figure 2b Précontrainte de la surface de contacttation en traction F dans le cas d'un direct, grâce à la déformation deassemblage par plaques de tête soudage des plaques de tête

SOLLICITATION COMBINÉE

3 242 8 Si, sous l'effet des actions extérieures, un effort de traction Td et un effort de cisaillement Vd agissentsimultanément sur le boulon, la vérification de la sécurité structurale de ce boulon s'effectue selon la for-mule

La pression latérale dans les pièces assemblées doit également être vérifiée.

27

DÉDUCTION DES TROUS

3 242 9 On vérifiera les pièces sollicitées à la traction après déduction des trous. Il en résultedeux valeurs de la résistance ultime:

FR = fy⋅ A dans la section brute (10a)

FR,n = 0.8 fu⋅ An dans la section nette (10b)

fy : limite d'élasticité du matériau des pièces assembléesfu : résistance à la traction du matériau des pièces assemblées selon le chiffre 3 23 1A : aire de la section bruteAn : aire de la section nette

3 242 11 Dans les zones où la section nette est déterminante, aucune redistribution plastique des efforts intérieursn'est possible par manque de ductilité. Si la vérification de la sécurité structurale s'effectue néanmoinsselon la méthode PP, la formation d'une rotule plastique dans de telles zones n'est pas admise.

DÉTAILS DE CONSTRUCTION

3 242 12 Des considérations de statique et l'outillage usuel de montage imposent des entraxesde boulons usuels et minimaux. Ils sont indiqués à la figure 4 et au tableau 5.

3 242 13 Si l'épaisseur de serrage d'un assemblage par boulons cisaillés dépasse 5d, on utilisera des boulons pré-contraints.

Tableau 5 Entraxes et pinces usuels et minimaux pour assemblages boulonnés

(1) Contrôler la section nette selon les chiffres 3 242 9 et 3 242 10(2) Calculer la résistance ultime à la pression latérale selon la formule (6)

28

3 243 Assemblages soudés

GÉNÉRALITÉS

3 243 1 La sécurité structurale d'un assemblage soudé est fonction de sa conception et de laclasse de qualité choisie pour les cordons de soudure. Ceci est particulièrement vraipour des structures sollicitées à la fatigue (voir chiffre 3 45).

3 243 2 Les détails de construction seront conçus en accord avec les procédés de soudage et les méthodes decontrôle. On veillera également à ne pas souder sur certains matériaux ou seulement sous des conditionsparticulièrement strictes (voir chiffre 5 23 8).

3 243 3 Lors du dimensionnement, on attribuera aux cordons de soudure l'une des quatre clas-ses de qualité QA à QD selon le chiffre 6 32. Les critères dont il faut tenir compte sont:nature et intensité des actions et sollicitations, risque pour les usagers et l'environne-ment en cas de rupture éventuelle, considérations de fabrication (voir chiffre 6 32 etnorme SIA 161/1).

3 243 4 Lors du dimensionnement des cordons de soudure, on distingue les soudures complè-tement pénétrées et les cordons d'angle. En règle générale, la vérification par le calculde la résistance ultime n'est nécessaire que pour les cordons d'angle.

3 243 5 Les soudures complètement pénétrées sont soit soudées des deux côtés, soit reprises à l'envers ouencore réalisées à l'aide de listes de soudage d'extrémité; la préparation des chanfreins et le procédé desoudage doivent garantir une soudure traversante (figure 5a).

Les soudures partiellement pénétrées (figure 5b) sont considérées comme cordons d'angle et dimension-nées comme tels.

Les différentes formes de soudures et leur désignation sont définies dans la norme SIA 161/1.

3 243 6 En cas de traction perpendiculaire à la surface de la pièce, les éventuelles doublures et le risque d'un arra-chement lamellaire de la matière de base doivent être considérés (voir les chiffres 5 21 4 et 5 8 2).

SOUDURES COMPLÈTEMENT PÉNÉTRÉES

3 243 7 Une soudure complètement pénétrée présente en principe la même résistance ultimeque les sections assemblées, vu que la résistance du métal déposé doit être au moinségaIe à celle du matériau de base (voir chiffre 5 5 1).

3 243 8 Les soudures complètement pénétrées situées dans des zones de pièces soumises àplastification doivent être de la classe de qualité QB au moins. Pour les sections demeu-rant dans le domaine élastique, la classe de qualité QC peut suffire selon les cas, voiremême la classe QD pour de faibles sollicitations (voir chiffre 6 32).

Figure 5a Soudure complètement pénétrée Figure 5b Soudure partiellement pénétrée, à traiter(symétrique ou non) dans un joint en T comme deux cordons d'angle

29

CORDONS D'ANGLE

Contraintes limites

3 243 9 La résistance ultime des cordons d'angle se calcule indépendamment de la direction dela sollicitation. Deux sections doivent être vérifiées par rapport aux contraintes limitesfw et fs, selon les figures 6 et 7.

la section de gorge a-a : fw = 0.5 fu,E (11a)la section de contact s-s: fs = 0.7 fy (11b)

fu,E : résistance à la traction du métal d'apport; en général fu,E = 510 N/mm2

fy : limite d'élasticité du matériau de base selon le chiffre 3 23 1

Pour les aciers à plus haute résistance et les aciers spéciaux, fu,E est égaIe à la valeurminimale de la résistance à la traction du matériau de base fixée dans les normes y rela-tives.

Figure 6 Sections de calcul des cordons d'angle

Direction des sollicitations

3 243 11 Pour vérifier les cordons d'angle, on calculera selon les règles de la statique, la résultante des forces àtransmettre par la soudure. Les contraintes nominales ρw,d sont obtenues en divisant cette résultante par

l'aire de la section de gorge ou par celle de la section de contact, selon la figure 7.

L'effet d'excentricité aux attaches sera pris en compte dans le dimensionnement des cordons. La con-trainte correspondante ρw,d sera calculée en divisant la valeur du flux local des efforts par la dimension degorge ou de contact, respectivement. On négligera par contre les contraintes normales agissant dansl'axe des cordons, comme par exemple les contraintes normales, dans les cordons d'angle âme-aile despoutres composées à âme pleine, engendrées par la flexion.

30

ρw,d

ρs,d

3 244

Dimensions et disposition des cordons

3 243 12 Les cordons d'angle porteurs doivent avoir une longueur totale ininterrompue d'au moins 40 mm.

3 243 13 Dans la mesure du possible, la dimension a de la section de gorge d'un cordon d'angle ne dépassera pas0.7 fois l'épaisseur de l'éIément le plus mince à assembler.

3 243 14 Les épaisseurs minimales suivantes sont recommandées pour des cordons d'angle porteurs, soudés enune passe, en fonction de l'épaisseur maximale de la matière à souder tmax:

amin = 4 mm pour tmax = 13 à17 mmamin = 5 mm pour tmax = 18 à 25 mmamin = 6 mm pour tmax ≥ 26 mm

De cas en cas, amin peut être réduit lors de l'utilisation de procédés de soudage connus tels que soudagesous flux de poudre, soudage en plusieurs passes avec fort apport de chaleur ou encore après un impor-tant préchauffage.

3 243 15 Les cordons d'angle disposés d'un seul côté et sollicités en flexion transversale doivent être évités.

3 244 Ancrages dans le béton

GÉNÉRALITÉS

3 244 1 Pour l'ancrage d'éléments porteurs en acier dans le béton, il faut utiliser des assembla-ges dont le comportement à la rupture est connu et pour lesquels existent des métho-des de dimensionnement basées sur des essais systématiques (voir les chiffres 3 213 3et 3 213 4). La ruine doit être précédée d'une déformation plastique dans la zone d'an-crage.

3 244 2 Les modèles de calcul de la zone d'attache doivent tenir compte des flux d'efforts locaux déterminés parles différences de rigidité ainsi que de l'introduction des forces de l'éIément porteur métallique dans lastructure en béton armé.

3 244 3 La vérification de l'introduction des forces dans la structure en béton armé, un éventuel soudage à l'arma-ture et la détermination de l'affaiblissement admissible de celle-ci dans la zone des niches de scellementseront basés sur les principes de la norme SIA 162. Lors de l'étude du projet, la préférence ira à dessystèmes d'ancrages qui évitent le plus possible un affaiblissement de l'armature.

BOULONS D'ANCRAGE

3 244 4 Les boulons d'ancrage servent essentiellement à transmettre des efforts de traction à l'aide d'écrous etde filetages. Ils sont placés dans des niches, des évidements ou des trous, scellés avec un matériauapproprié, éventuellement ancrés avec une contre-plaque ou encore directement incorporés au béton.Aucun cordon de soudure ne doit être effectué sur les boulons d'ancrage en acier à haute résistance. Lechoix approprié de la forme de la tige et une longueur d'ancrage suffisante doivent empêcher l'arrache-ment du béton ou du matériau de scellement avant la plastification de la tige d'ancrage.

3 244 5 Les efforts tranchants seront repris de préférence par des connecteurs de cisaillement appropriés. Lesboulons d'ancrage ne sont souvent pas appropriés pour la transmission d'efforts tranchants, car le jeudans les trous et la pression latérale dans le matériau de scellement réduisent leur résistance ultime.

PLAQUES D'ANCRAGE

3 244 6 Les soudures d'attache aux plaques d'ancrage doivent être dimensionnées de telle sorte qu'elles necèdent pas les premières.

3 244 7 En cas de sollicitation normale à la surface de la plaque métallique, le chiffre 3 243 6 est applicable.

3 244 8 Les indications données au chiffre 4 72 5 sont applicables à la résistance ultime en cisaillement de gou-jons à tête, à condition que la reprise des efforts et leur transmission dans le béton soient assurées.

31

3 25 Stabilité

3 251 Stabilité des structures porteuses

3 251 1 La stabilité d'ensemble des structures porteuses doit être vérifiée. Les éléments stabili-sateurs seront disposés et dimensionnés de manière à résister aux forces horizontalesengendrées par les actions. L'effet des imprécisions de fabrication, de même que lesétapes de montage, seront pris en considération.

3 251 2 Dans les cas où les déformations ont une influence essentielle sur les efforts intérieursd'une structure, un calcul selon la théorie du deuxième ordre est indispensable.

3 251 3 Les déformations initiales et l'influence des contraintes résiduelles sont prises encompte dans le calcul selon la théorie du deuxième ordre par l'introduction d'imperfec-tions équivalentes. Celles-ci comprennent déjà les tolérances d'exécution. En lieu etplace des imperfections équivalentes, on peut recourir à des charges équivalentes.

Les imperfections équivalentes sont introduites sous la forme de rotations initiales (ϕo pour les cadresdont les nœuds peuvent se déplacer latéralement, et sous forme de flèche initiale wo pour les systèmestenus latéralement.

3 251 4 Dans les cadres libres latéralement, la rotation initiale ϕo selon la figure 8 sera introduite dans le sens leplus favorable:

ϕo=k kc s⋅

200, avec kc= 0 5

11 0. .+ ≤

nc

et ks= 0 21

1 0. .+ ≤ns

(13a)

nc : nombre de poteaux par étage et par cadrens : nombre d'étages

3 251 5 Dans les cadres tenus latéralement, la valeur maximale de la flèche initiale wo correspondant à la défor-mée de flambage déterminante donnée à la figure 9 est la suivante:

α : facteur d'imperfection selon chiffre 3 252 4

λ K : coefficient d'élancement selon chiffre 3 252 2

lK : longueur de flambage (lKi ≈ hi)W : moment de résistance élastique de la section du poteauZ : module plastique de la section du poteauA : aire de la section du poteau

Figure 8 Imperfections équivalentes à Figure 9 Imperfections équivalentes à introduireintroduire dans le calcul de cadres dans le calcul de barres droiteslibres latéralement: rotations initiales comprimées de cadres tenusϕo (faux aplomb des poteaux) latéralement: flèches initiales wo au

milieu des barres32

3 252

3 251 6 Dans le calcul des éléments de stabilisation de cadres tenus latéralement on introduira pour tous lespoteaux de cadre, les poteaux biarticulés et les poteaux d'éléments de stabilisation la rotation initale ϕo

fixée au chiffre 3 251 4.

3 251 7 Lorsque la stabilité est assurée par des poutres, des contreventements ou des voiles, les efforts de dévia-tion seront calculés en admettant comme flèche initiale des éléments à stabiliser les valeurs wo selon lafigure 10. Les efforts de déviation dus à Nd et à wo peuvent être encore sensiblement augmentés par laflèche w de l'élément stabilisateur; cette augmentation doit être prise en compte.

3 251 8 Chaque élément jouant le rôle d'appui latéral ponctuel d'une membrure comprimée doitêtre capable de reprendre 1/100 de l'effort maximal de compression sollicitant la mem-brure à stabiliser.

3 252 Flambage sous effort de compression centré

3 252 1 La stabilité des éléments comprimés (flambage par flexion) sera vérifiée selon les deuxaxes principaux de leur section pour les longueurs de flambage correspondantes. Leflambage par torsion peut être déterminant dans des cas exceptionnels.

3 252 2 La résistance ultime au flambage par flexion NK sous effort de compression centré estdéterminée comme suit:

NK = σK ⋅ A = κ ⋅ fy ⋅ A (14)

σK : contrainte de flambage définie à la figure 12 et au chiffre 3 252 4A : aire de la section de l'élément compriméκ : coefficient de flambage selon le chiffre 3 252 4fy : limite d'élasticité

La représentation adimensionnelle de la figure 12 donne le coefficient de flambage κ en fonction du coef-ficient d'élancement λ K où :

lK : longueur de flambage de l'élément compriméi : rayon de giration concernéE : module d'élasticité, voir le chiffre 5 22 1

3 252 3 Cette vérification à la stabilité peut être remplacée par une vérification selon la théorie du deuxième ordre.On tiendra compte alors des flèches initiales selon la formule (13b) et la figure 9.

33

3 252 4 La contrainte de flambage σK (respectivement le coefficient de flambage κ) est définiepar la formule suivante dans le domaine λ K ≥ 0.2, pour les courbes de flambage a, b,et c:

κ : coefficient de flambage

λK : coefficient d'élancement selon le chiffre 3 252 2

α : coefficient d'imperfection

On introduira pour a les valeurs suivantes:

courbe de flambage a : α = 0.21courbe de flambage b : α = 0.34courbe de flambage c : α = 0.49

3 252 5 Le choix de la courbe de flambage à utiliser dépend des contraintes résiduelles et deleur répartition dans la section, ainsi que de la direction de flambage considérée. Lafigure 12 indique, pour les sections usuelles, la courbe de flambage à utiliser. En cas dedoute, on utilisera la courbe c.

Les tubes doivent être classés selon la méthode de fabrication: les tubes ronds ainsi que les profiléscreux rectangulaires laminés et façonnés à chaud présentent des contraintes résiduelles réduites et cor-respondent donc à la courbe a. Les profilés creux rectangulaires laminés ou façonnés à froid se compor-tent selon la courbe b. L'élévation de la limite d'élasticité (écrouissage) résultant du laminage ne doit pasêtre prise en compte.

3 252 6 Pour des barres à parois minces, de section fermée bisymétrique selon la figure 11, on introduira la sec-tion réduite Aef:

NK = σK ⋅ Aef = κ ⋅ fy ⋅ Aef (17)

3 252 7 L'élancement λK = IK/i des barres comprimées ne devrait, en règle générale, pas dépasser les valeurs sui-vantes :

λK = 250 : Contreventements et éléments secondairesλK = 200 : Eléments porteurs principauxλK = 160 : Eléments faisant partie de constructions sollicitées à la fatigue.

3 252 8 L'influence des charges transversales sur le flambage centré peut être négligée si la flèche du premierordre qui en résulte ne dépasse pas lK/3500. Cette flèche, due aux valeurs de dimensionnement de la sol-licitation Sd, sera calculée pour une poutre simple équivalente de portée lK.

34

3 252

Figure 12 Courbes de flambagea : Profils sans contraintes résiduelles et profils avec répartition favorable des contraintes résiduellesb : Autres profilsc : Profils possédant des contraintes résiduelles de compression dans les fibres extrêmes (pour la direc-tion de flambage considérée)

35

3 253 Barres comprimées et fléchies

GÉNÉRALITÉS

3 253 1 La vérification de la sécurité structurale de barres simultanément comprimées et flé-chies comportera aussi bien la vérification de la résistance en section que la vérificationde la stabilité effectuée à l'aide d'une barre équivalente de longueur de flambage corres-pondante.

La vérification de la résistance en section pour des efforts intérieurs obtenus selon lathéorie du deuxième ordre, avec des imperfections selon le chiffre 3 251 5, comporteen elle-même la vérification de la stabilité.

METHODE SIMPLIFIÉE

3 253 2 La vérification de la résistance en section consiste à s'assurer que toutes les sectionssont en mesure de supporter les moments de flexion et les efforts normaux calculésselon la théorie du premier ordre sans imperfections équivalentes, sans que les con-traintes limites définies au chiffre 3 23 et divisées par γR ne soient dépassées. Cettevérification peut aussi tenir compte de la plastification des sections pour autant que lessections remplissent les conditions du tableau 3b. Dans les sections à symétrie simple,la vérification s'effectuera aussi bien sur la fibre tendue que sur la fibre comprimée.

3 253 3 La vérification de la stabilité d'une barre simultanément comprimée et fléchie peut s'ef-fectuer à l'aide de formules d'interaction pour autant que la barre soit de section cons-tante.

Dans le cas particulier d'une barre prismatique de section quelconque, appuyée latéralement aux deuxextrémités et soumise à un effort normal ainsi qu'à de la flexion selon un des axes principaux, la vérifica-tion de la stabilité peut s'effectuer à l'aide de la formule d'interaction suivante, à condition que le flam-bage selon l'autre axe principal et le déversement soient empêchés par des dispositifs appropriés:

Nd, Md,max : valeurs maximales des efforts intérieurs selon la théorie du premier ordre sansimperfections équivalentes, pour la situation de risque considérée

NK = σK ⋅ A : résistance ultime au flambage sous effort de compression centré selon le chiffre3 252, calculée avec la longueur de flambage lK correspondant à la direction deflambage considérée

Ncr = π2EI/ lK

2 : charge critique de flambage élastique selon l'axe considéré, calculée avec lalongueur de flambage correspondante lK

ω : coefficient d'uniformisation des moments pour un diagramme linéaire le long dela barre, compte tenu du signe des moments aux extrémités pour la situation derisque considérée avec

M Md d,min ,max≤

MR = Mel = fy ⋅ W : moment limite élastique par rapport à l'axe considéré

3 253 4 Dans le cas de profilés laminés à section en double té, des formules d'interaction plus favorables peuventêtre utilisées. Elles permettent en outre de tenir compte du flambage selon les deux axes principaux et dudéversement (voir le chiffre 4 1).

3 253 5 La formule (18) est aussi applicable à la vérification de la stabilité de barres chargées transversalement oude montants de cadres libres latéralement, à condition que l'on introduise ω = 1.0 et que Md,max repré-sente la valeur maximale du moment dans la barre. Dans les cadres libres latéralement de hauteur h, NK etNcr seront calculés en fonction de la longueur de flambage correspondante lK > h.

36

3 254

3 254 Déversement des barres fléchies

3 254 1 Si les conditions du tableau 3b sont satisfaites, tant pour les élancements des sectionsque pour les longueurs de déversement, la résistance ultime à la flexion MR est égaIe aumoment plastique Mpl de la section et la vérification au déversement du tronçon de pou-tre considéré n'est pas nécessaire. Pour lD > lcr selon le tableau 3b, la résistance ultimeà la flexion MR est limitée au moment de déversement MD = σD ⋅ Zy.

Pour les sections à parois minces qui ne remplissent pas les conditions du tableau 3b, lemoment de déversement vaut MD = σD ⋅Wy . La vérification au déversement est super-flue si la longueur de déversement n'excède pas 1.1 ⋅ lcr selon le tableau 3b.

3 254 2 La contrainte limite σD déterminante pour la vérification au déversement (contrainte dedéversement) se calcule à l'aide de la formule (19) à partir de la contrainte critique dedéversement élastique σcrD, réduite pour tenir compte de la plastification du matériau etdes imperfections.

Dans cette formule, λ D est le coefficient d'élancement au déversement, qui vaut:

3 254 3 Etant donné que la résistance à la torsion d'une barre à section bisymétrique se compose de la résistanceà la torsion uniforme (Saint-Venant) et de la résistance à la torsion non-uniforme, la contrainte critique dedéversement élastique σcrD s'exprime en fonction des deux contraintes σDv et σDw, indépendantes l'unede l'autre

Cette formule est basée sur les hypothèses que les appuis aux extrémités de la barre sont des appuis àfourche et que la charge agit au niveau de l'axe de la barre.

3 254 4 La composante σDv (Saint Venant) de la contrainte critique de voilement élastique est donnée par la for-mule suivante:

η : selon le chiffre 3 254 6lD : longueur de déversement (longueur du tronçon, c'est-à-dire distance entre appuis latéraux pour le

tronçon considéré)Wy : moment de résistance élastique selon l'axe fort

G, E: voir le chiffre 5 22 1K : constante de torsionIz : moment d'inertie selon l'axe faible

Pour les sections à parois minces qui ne remplissent pas les conditions du tableau 3c, σDv= 0 (voir lechiffre 4 21 11).

3 254 5 La composante σDw (torsion non uniforme) est égaIe à la contrainte critique de flambage élastique de lamembrure comprimée, composée de l'aile et d'un tiers de la zone comprimée de l'ame (d ⋅ bc/3):

λK = lK/i : élancement de la membrure compriméei : rayon de giration de la membrure compriméelK = lD/ η : longueur de déversement réduitelD : longueur de déversement (longueur du tronçon)η : selon le chiffre 3 254 6

Seule la section efficace sera prise en compte pour la membrure comprimée (voir le chiffre 4 21 11).

37

3 254 6 Le coefficient η tient compte des conditions d'appui et de la répartition des moments de flexion. Lorsquela barre est tenue à la torsion aux extrémités du troncon et que le diagramme des moments de flexion estlinéaire, la formule (24) ou la figure 13 sont applicables:

η = 1.75 - 1.05 ψ + 0.3ψ2 pour -0.5 ≤ ψ ≤ 1 (24)

ψ : rapport du plus petit moment d'extrémité au plus grand dont la valeur est déterminante

Pour une répartition constante des moments le long du tronçon, on a η = 1.

3 254 7 La contrainte critique de déversement élastique σcrD peut être déterminée selon d'autres théories scienti-fiquement fondées. Pour la réduction de σcrD, on utilisera cependant toujours la formule (19).

3 255 Voilement

RÉSISTANCE ULTIME D'ÉLÉMENTS PLANS COMPRIMÉS

(Dans ce qui suit, b désigne la largeur de l'élément plan et t son épaisseur, indépendamment du typed'élément [âmes, ailes ou éléments plans appuyés sur un ou deux bords].)

3 255 1 Pour les éléments plans dont au moins l'un des bords parallèles à la direction desefforts est appuyé, on introduira une largeur efficace afin de tenir compte de la réduc-tion due au voilement de la rigidité et de la résistance ultime. Cette façon de procédercorrespond à la méthode EER selon les tableaux 2 et 7.

3 255 2 La largeur efficace bef d'un élément plan comprimé de largeur bc est donnée par la for-mule suivante:

bc : largeur de la zone comprimée de l'élément plan

λB : coefficient d'élancement de l'élément plan

σcrB : contrainte critique de voilement élastique de l'élément plan selon la formule (26)

Pour des sections en caisson, on tiendra compte du chiffre 4 25 3.

38

3 255

3 255 3 Les éléments plans de coefficient d'élancement λB inférieur ou égal à 0.9 remplissentles conditions du tableau 3c pour la méthode de calcul EE et de ce fait ne sont pasinfluencés par le voilement lorsqu'ils sont soumis à une répartition élastique descontraintes jusqu'à la limite d'élasticité fy. Les élancements limites correspondant àλB = 0.9 sont donnés au tableau 7.

3 255 4 La largeur b d'un élément est donnée par les intersections théoriques de son plan moyen avec ceux deséléments adjacents.

3 255 5 La largeur efficace bef d'un élément plan appuyé sur son pourtour peut être répartie à parts égaIes sur lesdeux côtés de la zone comprimée. Le tableau 7 donne quelques exemples d'application de la formule (25).

3 255 6 La contrainte critique de voilement élastique σcrB d'un élément plan sollicité par des contraintes normalesest donnée par les formules suivantes résultant de la théorie linéaire du voilement pour matériaux élasti-ques:

k : coefficient de voilementE, ν : voir le chiffre 5 22 1t : épaisseur de l'élémentb : largeur de l'élément

Les coefficients de voilement k dépendent du rapport de la longueur a à la largeur b de l'élément, des con-ditions d'appuis sur les éléments adjacents et du mode de sollicitation. Pour la détermination de la largeurefficace selon la formule (25), ce sont toujours les plus petits coefficients de voilement kmin qui doiventêtre utilisés. Ceux-ci sont donnés au tableau 6 pour différentes conditions de bord et sollicitations. Tantque des conditions de bord plus favorables ne sont pas prouvées, on admettra des bords simplementappuyés ou libres.

Tableau 6 Coefficients de voilement kmin (exemples)

3 255 8 Les éléments plans, dont les bords parallèles à la direction des efforts sont libres,seront considérés comme des barres comprimées.

39

Tableau 7 Exemples de largeurs efficaces bef (méthode EER)et d'élancements limites b/t (méthode EE)

RÉSISTANCE ULTIME DES TUBES À PAROIS MINCES3 255 9 Les phénomènes d'instabilité locale des tubes comprimés axialement et fléchis, de diamètre extérieur D

et d'épaisseur de paroi t, n'ont pas besoin d'être étudiés si leur élancement D/t remplit les conditions sui-vantes :

INFLUENCE DES IMPERFECTIONS3 255 10 Les valeurs des résistances ultimes tiennent compte des tolérances des éléments de construction selon

le chiffre 6 6.

Des problèmes de stabilité peuvent résulter d'un décalage des bords au droit des joints soudés (selon lanorme SIA 161/1, ligne 4 du tableau 3). Des dispositions pratiques telles que le centrage des sections,des raidisseurs d'appui, le meulage de la zone de transition ou des tolérances spéciales sur le décalagedes bords sont préférables à une classification plus sévère quant aux classes de qualité des soudures.

40

3 26 Introduction des forces

3 261 Généralités

3 261 1 En principe, les forces concentrées seront introduites dans les éléments porteurs àparois minces par l'intermédiaire de raidisseurs.

3 261 2 En l'absence de raidisseurs, la résistance ultime est déterminée à l'aide des critères derésistance du chiffre 3 262 et des critères de stabilité du chiffre 3 263.

3 261 3 Afin d'exclure les phénomènes d'instabilité par formation de rotules (figure 15), onempêchera les déplacements latéraux des points d'introduction des forces, en particu-lier lorsqu'il n'est pas prévu de raidisseurs.

Figure 15 Risque d'instabilité (formation de rotule) d'un point d'introduction de forces sans appui latéral

3 262 Critères de résistance pour l'introduction des forces sans raidisseurs

3 262 1 La résistance ultime FR, résultant de la plastification de l'âme, engendrée par une forceintroduite par l'aile dans l'âme, sans raidisseurs, vaut:

FR = fy⋅ Ai (28)

fy : limite d'élasticitéAi : aire considérée tenant compte de la diffusion de l'effort

Le cas échéant, la résistance ultime sera déterminée selon le chiffre 3 23 2.

Selon la figure 16, on vérifiera non seulement l'âme (aire de la section de référence A1 = l1⋅ d1), mais

aussi l'élément d'attache (aire de la section de référence A2 = l2⋅ t2). En cas de traction, on vérifiera en

outre les soudures selon le chiffre 3 243 en considérant les longueurs utiles l1 et l2.

3 262 2 Pour la diffusion des efforts dans la zone de transition entre l'âme et l'aile, on peut admettre une pente de1 :α. Pour des sollicitations essentiellement statiques, α est donné par la formule suivante, établie sur labase déssais de charge jusqu'à la ruine:

c : demi-largeur de l'ailet1 : épaisseur de l'aile

Pour les formes usuelles de transition âme-aile, les coefficients αo sont données au tableau 8.

41

Tableau 8 Coefficients de diffusion αo

Les coefficients αo donnés pour les profilés laminés tiennent implicitement compte de l'influence descongés de laminage. On calculera dès lors la diffusion des efforts à partir de la surface d'intersectionthéorique de l'âme et de l'aile.

l1 = lo + 2α ⋅ t1 l2 = lo + 2α ⋅ t1 ≤ b ≤ 2cSection de référence pour l'âme: A1 = l1 ⋅ d1 Section de référence pour l'élément d'attache:

A2 = l2 ⋅ t2

Figure 16 Sections de référence pour la diffusion de l'effort entre aile et âme

3 262 3 Pour la diffusion au travers de plaques intermediaires ou de profils superposés, on admettra une pente de1:1 (voir la figure 17).

Plaque intermédiaire Profils superposés

Figure 17 Largeurs de répartition lo dans le cas de plaques intermédiaires et de profils superposés

3 262 4 Pour les structures porteuses des voies de roulement de ponts roulants et autres éléments sollicités demanière semblable, les critères pour la détermination de la résistance ultime engendrée par l'introductiond'une force sont donnés au chiffre 4 52.

42

3 265

3 263 Critères de stabilité pour l'introduction des forces sans raidisseurs

3 263 1 Si la rotation locale de l'aile et le déplacement latéral (voir le chiffre 3 261 3) sont empêchés, la résis-tance ultime FR résultant des critères de stabilité est donnée par les formules (30a) et (30b) pour uneintroduction des forces selon la figure 18.

Dans ces formules, les influences suivantes sont prises en considération avec les coefficients β corres-pondants :

3 263 2 Lorsque le point d'application de la force se situe à l'extrémité de la poutre, la résistance ultime FR seraréduite de moitié; à partir d'une distance b/2 de cette extrémité, on peut admettre la valeur totale de FR.Pour les positions intermédiaires, on peut interpoler linéairement entre ces deux valeurs.

3 264 CisaillementLorsque deux forces de sens opposés, introduites par les ailes d'un autre profilé en double té soudé sur lepremier, agissent sur la même aile d'un profilé en double té, les sollicitations de cisaillement dans l'âmeseront traitées selon le chiffre 4 15.

3 265 Raidisseurs

3 265 1 Les raidisseurs servant à l'introduction de forces concentrées seront vérifiés au flambage et en fonctiond'instabilités locales.

3 265 2 Pour la vérification au flambage d'un raidisseur, on peut faire intervenir dans le calcul une largeur efficacede l'âme de 25d, respectivement de 12d lorsque le raidisseur est situé à une extrémité. La longueur deflambage lK à introduire dans le calcul ne sera pas inférieure à 75% de la hauteur d'âme b.

3 265 3 Les instabilités locales seront étudiées en tenant compte des critères du chiffre 3 255 concernant ladétermination des largeurs efficaces.

43

Figure 18 Forces agissant d'un seul côté et des deux côtés

3 27 Eléments tendus en acier à haute résistance

3 27 1 Des éléments tendus constitués de câbles spiroïdaux à profils ouverts ou fermés, ouencore d'aciers de précontrainte (fils, torons, barres) sont utilisés en charpente métalli-que, par exemple comme contreventements, tirants, sous-tirants, haubans ou tirantsd'ancrage.

3 27 2 Toute soudure est exclue sur des éléments tendus en acier à haute résistance.

3 27 3 Dans les câbles, on adoptera un module d'élasticité réduit par rapport à celui des fils etvariable en fonction de la sollicitation.

3 27 4 La sécurité des éléments tendus en acier à haute résistance peut être influencée demanière déterminante par les sollicitations additionnelles causées par les entraves, lesdéviations et les modes de déplacement, ainsi que par les vibrations et la corrosion.

3 27 5 Les valeurs de calcul de la résistance ultime des éléments tendus en acier à haute résis-tance doivent être définies de facon à ce que ceux-ci ne puissent être la cause de laruine prématurée d'une structure porteuse.

3 27 6 Outre la sécurité structurale, l'aptitude au service ou la sécurité à la fatigue sont souventdéterminantes pour le dimensionnement.

44

3 32

3 3 APTITUDE AU SERVICE

3 31 Principes

3 31 1 Dans le cadre de l'aptitude au service, il faut distinguer les exigences suivantes:

- l'aptitude au fonctionnement de la structure porteuse, eu égard par exemple aux exi-gences de la physique des constructions, à celles imposées par les éléments dusecond-œuvre, des installations et des équipements (déformations, vibrations) ainsiqu'au confort des utilisateurs de l'ouvrage (vibrations)

- la durabilité de la structure porteuse, eu égard par exemple à la corrosion- l'aspect de la structure porteuse, auquel, par exemple, des déformations peuvent por-

ter préjudice.

3 31 2 Les exigences relatives au comportement de la structure doivent être satisfaites par lechoix judicieux des matériaux, par un dimensionnement suffisant, par le soin apportéaux détails de la construction, par une exécution soignée et conforme aux plans ainsiqu'au moyen d'un entretien approprié. Le comportement de la structure porteuse doit sesituer entre des limites imposées ou convenues se rapportant:- aux déformations- aux oscillations ou vibrations- à la résistance à la corrosion (voir la norme SN 555 001).

3 31 3 Les actions à prendre en considération seront déterminées selon les états d'utilisationet les exigences relatives au comportement de la structure porteuse, conformément à lanorme SIA 160.

3 31 4 A défaut d'accords particuliers, les dispositions suivantes concernant l'aptitude au ser-vice sont obligatoires.

Compte tenu de considérations d'ordre économique ou relatives à la qualité de la construction, le maîtrede l'ouvrage et les professionnels concernés peuvent convenir d'autres dispositions quant aux perfor-mances requises de la structure porteuse et aux valeurs limites correspondantes. Celles-ci doivent êtrementionnées dans le plan d'utilisation.

3 31 5 Dans le cas de constructions mixtes, il sera également tenu compte des considérations de la norme SIA162 relative aux ouvrages en béton.

3 32 Bases du calcul

3 32 1 Les efforts intérieurs et les déformations à l'état de service seront déterminés à l'aided'un modèle de calcul élastique aussi proche que possible de la réalité.

3 32 2 Les déformations seront calculées avec les sections brutes (sans déduction des trous). Dans les construc-tions sensibles à l'influence des déformations, le glissement dans les assemblages sera pris en considé-ration.

3 32 3 Lors du calcul de la largeur efficace d'éIéments plans comprimés et élancés, selon le chiffre 3 255, lalimite d'élasticité fy pourra être remplacée par la contrainte effective à l'état de service.

45

3 33 Déformations

3 33 1 Les déformations à l'état de service doivent être limitées, afin que la construction puisseremplir ses fonctions durant l'utilisation et que les éléments en liaison avec elle nesoient pas endommagés. On tiendra compte des exigences relatives au fonctionnementet à la construction, ainsi que des aspects architecturaux.

3 33 2 Les valeurs limites des déformations seront fixées en fonction des exigences de l'apti-tude au service.

3 33 3 Les flèches sont représentées schématiquement à la figure 19. élles sont définies de la manière suivante:

w1 : contre-flèche d'une structure métallique selon les plans d'atelierw2 : flèche sous l'effet du poids propre de la structure porteuse et des actions permanentes, y com-

pris les déformations de longue durée correspondantes (1)w3 : flèche sous l'effet d'une action variable de longue durée, y compris les déformations de longue

durée correspondantes (1)w4 : flèche sous l'effet d'une action variable de courte durée

(1) n'interviennent que dans le cas de constructions mixtes

Figure 19 Définition des flèches

3 33 4 Le tableau 9 donne les valeurs indicatives des flèches pour les constructions métalliques et les construc-tions mixtes. Ces valeurs doivent être considérées comme valeurs limites si d'autres valeurs n'ont pas étéconvenues dans le plan d'utilisation.

Tableau 9 Valeurs indicatives des flèches en fonction de la portée l ou du double du porte-à faux

3 33 5 Les valeurs indicatives des flèches données pour les bâtiments ne sont valables que pour des construc-tions sans cloisons intermédiaires fragiles. Si de telles cloisons sont prévues, on prendra des mesures deconstruction appropriées ou l'on définira des valeurs limites plus sévères des flèches.

46

3 35

3 33 6 Dans les ponts ferroviaires des lignes sur lesquelles la vitesse de base dépasse 160 km/h, on respecterales directives de l'autorité de surveillance.

3 33 7 Une contre-flèche est souhaitable lorsque des flèches importantes sont à prévoir sous l'effet des actionspermanentes.

Dans les ponts, les flèches sous l'effet du poids propre de la structure porteuse et des actions permanen-tes, y compris les déformations de longue durée, doivent être compensées par une contre-flèche. Unecompensation de la déformation provenant d'une partie de l'action variable est recommandée.

3 33 8 Les déplacements horizontaux doivent satisfaire aux exigences relatives à l'aptitude au fonctionnement.Des valeurs indicatives de ces déplacements sous l'effet d'une action variable de courte durée sont indi-quées au tableau 10.

Tableau 10 Valeurs indicatives des déplacements horizontaux

3 33 9 A la hauteur h des appuis de la voie de roulement, les déplacements horizontaux des poteaux supportantla voie, dus aux actions du pont roulant, ne dépasseront pas la valeur h/300. La différence entre les dépla-cements de deux appuis de la voie de roulement situés l'un en face de l'autre ne dépassera pas 20 mm.

3 33 10 La limitation des déformations des voies de roulement et de leurs appuis sera adaptée de cas en cas. Sides flèches relativement grandes sont en général sans importance dans les travées de rive parcourues àfaible vitesse, des limites plus sévères peuvent être nécessaires dans des cas particuliers, par exemplepour les grues-consoles.

3 34 Vibrations ou oscillations

3 34 1 Lorsque des actions agissent selon un cycle rapide et périodique, le comportement vibratoire de la struc-ture doit être étudié. On examinera les effets des vibrations sur l'aptitude au fonctionnement des éIé-ments porteurs en relation avec les éIéments du second-œuvre, les équipements et le confort des utilisa-teurs.

3 34 2 Les actions et les exigences concernant le comportement vibratoire sont définies dans la norme SIA 160.

3 34 3 Les constructions sensibles aux vibrations doivent être conçues de manière à éviter des phénomènes derésonance ou de battement pouvant provoquer, en peu de temps, des ruptures par fatigue et influencer lasécurité structurale (voir norme SIA 160, chiffres 2 32 2 et 3 34 2).

L'élancement λK des barres isolées, comprimées ou tendues, exposées au vent, ne doit pas dépasser250. L'élancement des tirants précontraints et des haubans ne peut pas être limité de façon fixe.

3 35 Glissement dans les assemblages boulonnés3 35 1 Les assemblages par frottement réalisés à l'aide de boulons à haute résistance précon-

traints ou de moyens d'assemblage équivalents permettent d'éviter un glissement entreles éléments de l'assemblage pour l'utilisation convenue. Pour cette raison, les assem-blages par frottement sont particulièrement indiqués dans le cas de constructions trèssensibles aux déformations ou d'assemblages sollicités à la fatigue sous l'effet d'uneinversion de charges.

47

3 35 2 L'aptitude au service des assemblages par frottement sera vérifiée pour les actions sous l'effet desquel-les aucun glissement ne doit se produire. Toutes précisions supplémentaires sont à indiquer dans le pland'utilisation conformément à la norme SIA 160, chiffre 2 33.

3 35 3 La sécurité structurale des assemblages par frottement sera également vérifiée selon le chiffre 3 242(assemblages boulonnés), sans tenir compte du frottement.

3 35 4 La valeur de calcul de la résistance au glissement Rf d'un assemblage par frottementvaut, pour chaque boulon et pour chaque surface de frottement:

Rf = µ ⋅ PB (31)

µ : valeur de calcul du coefficient de frottement selon les chiffres 3 35 7 et 3 35 8PB : effort de précontrainte

3 35 5 L'effort de précontrainte PB à considérer dans le calcul vaut, pour chaque boulon:

PB = 0.7 fu,B ⋅ As (32)

fu,B : valeur de calcul de la résistance à la traction de l'acier du boulon (voir tableau 18)As : aire de la section résistante du boulon (voir chiffre 3 242 5)

3 35 6 Dans les assemblages par frottement dont les boulons sont simultanément sollicités en traction, ontiendra compte de la diminution de l'effort de précontrainte des surfaces de contact au droit de chaqueboulon.

3 35 7 Pour des surfaces en acier nettoyées par sablage (degré de préparation Sa 2, ou mieux encore, selon lanorme SN 555 001), de même que pour des surfaces protégées par des peintures à base de silicates dezinc, une valeur de calcul du coefficient de frottement µ = 0.4 sera utilisée.

Lors de la détermination du coefficient de frottement pour d'autres surfaces, il sera tenu compte de la dis-persion des résultats d'essais et des différences de conditions entre les essais et la pratique.

3 35 8 Le coefficient de frottement dépend fortement de la préparation des surfaces de contact ainsi qued'éventuelles peintures ou revêtements. Il peut être déterminé selon des spécifications d'essai reconnuesinternationalement. Lors de l'exécution d'essais et de l'exploitation des résultats, il faut s'assurer quel'état de la surface d'essai correspond bien à celui d'une utilisation dans la pratique.

Lorsque les surfaces sont métallisées ou peintes, on prêtera une attention particulière à l'influence dufluage sur le coefficient de frottement. On effectuera au moins trois essais de longue durée.

3 35 9 Les prescriptions concernant les surfaces de contact seront mentionnées dans les documents de soumissions et dans les dessins.

3 35 10 La réduction du jeu dans les trous ou l'utilisation de boulons ajustés permet de réduire les déformationsdues au glissement, sans les éliminer totalement. Les boulons ajustés désignent des boulons d'ajustageh11 - H11 selon la norme ISO R286 avec un jeu dans les trous ne dépassant pas 0.3 mm.

La résistance de tels assemblages sera déterminée selon le chiffre 3 242.

48

3 43

3 4 SÉCURITÉ À LA FATIGUE

3 41 Principes

3 41 1 La vérification de la sécurité à la fatigue consiste à montrer que l'effet de fatigue descharges d'exploitation ne compromet pas la sécurité de la structure porteuse pendant ladurée de service prévue.

3 41 2 La durée de service de la structure porteuse sera définie d'entente avec le maitre de l'ouvrage. Pour lesponts et voies de roulement des ponts roulants, des valeurs indicatives de durées de service sont don-nées dans la norme SlA 160.

3 41 3 Une vérification de la sécurité à la fatigue est en général nécessaire pour les structuresporteuses qui sont sollicitées par des charges dues au trafic ferroviaire ou au trafic rou-tier, par les charges des ponts roulants ou pour celles qui sont soumises à des vibra-tions.

3 41 4 Pour les bâtiments, la vérification de la sécurité à la fatigue n'est généralement pas nécessaire. Les varia-tions normales de sollicitations dues aux charges utiles ou au vent sont prises en compte dans la vérifica-tion de la sécurité structurale.

3 41 5 Des détails de construction adéquats, ainsi qu'une exécution soignée permettent dediminuer la probabilité d'apparition et de propagation de fissures.

3 41 6 Pour la vérification de la sécurité à la fatigue, une démarche simplifiée est présentéeci-après.

3 41 7 La fatigue ne sera prise en considération que lorsqu'il faut s'attendre à un nombre de cycles de contrain-tes supérieur à 50 000 pendant la durée de service prévue.

3 42 Sollicitation

3 42 1 Pour la vérification de la sécurité à la fatigue, les charges d'exploitation escomptéespendant la durée de service peuvent être représentées par des modèles simplifiés detrafic. Généralement, une vérification avec les charges de fatigue définies dans la normeSIA 160 est suffisante.

3 42 2 Les efforts intérieurs et les contraintes doivent être calculés selon la théorie de l'élasti-cité. L'influence des concentrations locales de contraintes suite à des effets d'entaille età des contraintes résiduelles est déjà comprise dans la résistance à la fatigue desdétails de construction indiqués (voir l'annexe A1).

3 42 3 Dans le matériau de base, les contraintes normales sont généralement déterminantes. Dans les élémentssoumis à une sollicitation multiaxiale ou à des contraintes de cisaillement élevées, la vérification de lasécurité à la fatigue peut être effectuée avec les contraintes principales.

3 43 Résistance à la fatigue3 43 1 Les détails de construction courants sont classés dans différentes catégories de détails

selon leur résistance à la fatigue (voir les planches de l'annexe A1). Le chiffre désignantla catégorie de détails correspond à la résistance à la fatigue ∆σc en N/mm2 définie à 2millions de cycles de contraintes.

49

3 43 2 Le classement dans une catégorie de détails sous-entend que les conditions correspondantes soient rem-plies, en particulier celles relatives à la classe de qualité des cordons de soudure (voir l'annexe A1).

3 43 3 Les détails de construction qui ne sont pas compris dans les planches de l'annexe A1 doivent y être clas-sés sur la base de résultats d'essais; en outre, la classe de qualité du cordon de soudure doit être fixée.

3 43 4 Les traitements ultérieurs, dont l'influence favorable sur l'état de contraintes résiduelles a été démontrée,peuvent conduire à classer certains détails de construction dans une catégorie supérieure.

3 43 5 Les valeurs données pour la résistance à la fatigue sont applicables à des aciers dont lalimite d'élasticité est inférieure à 700 N/mm2 et aux boulons jusqu'à la classe de qualité10.9.

3 44 Vérification

3 44 1 La vérification de la sécurité à la fatigue consiste à montrer que la différence de con-traintes équivalente ∆σe ne dépasse pas la résistance à la fatigue ∆σc de la catégoriede détails correspondante divisée par le facteur γfat:

∆σe : différence de contraintes équivalente, correspondant à 2 ⋅ 106 cycles de con-traintes

∆σc : résistance à la fatigue pour la catégorie de détails définie à 2 ⋅ 106 cycles decontraintes, selon l'annexe A1

γfat : facteur de résistance pour la vérification de la sécurité à la fatigue selon lechiffre 3 44 7

3 44 2 La différence de contraintes équivalente ∆σe est la différence de contraintes obtenueavec la charge de fatigue définie dans la norme SIA 160 multipliée par le facteur de cor-rection α:

∆σe = α ⋅ ∆σ(Qfat) (34)

α : facteur de correction correspondant à 2 . 106 cycles de contraintes (voir lechiffre 3 44 3)

∆σ : différence de contraintes (voir le chiffre 3 44 4)Qfat : charge de fatigue selon la norme SIA 160

3 44 3 Le facteur de correction α compare l'effet de fatigue des modèles de trafic avec celui dela charge de fatigue. Il est fonction des paramètres suivants: composition et volume dutrafic, géométrie des charges, durée de service, nombre de cycles de contraintes,valeurs de la charge de fatigue et système statique.

D'une manière générale, le facteur de correction est donné en fonction de la longueur d'influence lΦ oude la longueur de la zone d'influence (voir annexe A2). La longueur d'influence lΦ est déterminée selon lanorme SIA 160, tableau 20. Si le cas étudié n'est pas cité, on peut considérer comme longueur d'influencela distance entre les points nuIs de la ligne d'influence correspondante.

3 44 4 La différence de contraintes ∆σ (Qfat) est obtenue à partir des contraintes extrêmes σmax

et σmin calculées sous l'effet de la charge de fatigue placée dans les positions les plusdéfavorables.

∆σ(Qfat) = σ σmax min( ) ( )Q Qfat fat− (35)

50

3 45

3 44 5 A défaut d'indications concernant le facteur de correction α, la vérification de la sécurité à la fatigue doitêtre effectuée avec la limite de fatigue ∆σD:

Dans cette vérification, la limite de fatigue peut être calculée comme suit (voir figure 42):

∆σD = 0.74 ∆σc (37)

3 44 6 La vérification de la sécurité à la fatigue pour des contraintes de cisaillement peut êtreeffectuée de facon analogue à celle pour des contraintes normales, à l'exception de lavérification donnée au chiffre 3 44 5:

3 44 7 Le facteur de résistance pour la vérification de la sécurité à la fatigue vaut générale-ment :

γfat= 1.1 (39)

S'il n'apparait que des contraintes de compression sous l'effet du poids propre de lastructure porteuse, des actions permanentes et de la charge de fatigue, le facteur derésistance peut être admis égal à γfat = 1.0.

3 44 8 La vérification de la sécurité à la fatigue peut aussi être effectuée sur la base de modèles de trafic en cal-culant le cumul des dommages correspondant.

3 45 Détails de construction et assurance de la qualité

3 45 1 Des détails de construction adéquats ainsi qu'une exécution soignée permettent dediminuer la probabilité d'apparition et de propagation de fissures. Dans les planches del'annexe A1, les détails de construction les plus fréquents sont groupés selon leur géo-métrie. Les cas d'entaille les plus favorables sont placés en tête de chaque planche.

3 45 2 Les cordons de soudure situés dans des détails de construction soumis à la fatigue doi-vent satisfaire à la classe de qualité QB. Pour les détails de construction des catégoriesde détails ∆σc ≤ 90 N/mm2, il est possible de fixer la classe de qualité QC, pour autantque la condition suivante soit remplie:

3 45 3 Des amorces de fissure apparaissent avant tout aux endroits de fortes concentrationsde contraintes et de contraintes résiduelles de traction, par exemple aux cordons desoudure et aux bords oxycoupés. D'une manière générale, on devrait veiller à assurer unflux de force le plus continu possible.

3 45 4 Les cordons de soudure doivent satisfaire au moins aux conditions de la catégorie dedétails selon l'annexe A1 correspondante.

3 45 5 Les assemblages boulonnés sollicités au cisaillement doivent de préférence être réali-sés en tant qu'assemblages par frottement ou à l'aide de boulons ajustés. S'il apparaîtdes cycles de contraintes alternés dans les boulons sous l'effet du poids propre de lastructure porteuse, des actions permanentes et de la charge de fatigue, on choisiradans tous les cas des assemblages par frottement.

51

3 45 6 Les assemblages boulonnés sollicités en traction sont sensibles à la fatigue et doiventsi possible être évité. Afin de réduire la différence de contraintes, on utilisera des bou-lons à haute résistance précontraints. Pour la mise en précontrainte, on appliquera leprocédé de la mesure du couple de serrage selon le chiffre 6 42 7.

3 45 7 Les détails de construction ne peuvent être modifiés qu'avec l'accord de l'auteur du pro-jet.

3 45 8 Dans le cas où des éléments auxiliaires soudés sont nécessaires à la fabrication ou aumontage, on en tiendra compte dans la vérification de la sécurité à la fatigue. Même sices éléments sont finalement enlevés puis l'endroit meulé, on tiendra compte dans lescalculs des contraintes résiduelles plus élevées.

3 46 Surveillance et entretien

3 46 1 Dans les constructions sollicitées à la fatigue, on portera une attention particulière à lasurveillance régulière et à l'entretien.

3 46 2 Les boulons sollicités en traction avec ∆σ(Qfat) ≥ 18 N/mm2 doivent être remplacés périodiquement.

Pour une sollicitation plus petite, la précontrainte doit être contrôlée périodiquement. En cas d'endomma-gement de boulons par fatigue, tous les boulons de l'assemblage concerné doivent être remplacés.

3 46 3 Si la fréquence ou l'amplitude des différences de contraintes augmente suite à un changement d'utilisa-tion, une durée de vie réduite doit alors être prise en compte.

3 46 4 Dans le cas de modifications de l'ouvrage (réparations, renforcements, etc.) ou en cas de changementd'utilisation, la vérification de la sécurité à la fatigue doit à nouveau être effectuée.

3 46 5 Les structures sollicitées à la fatigue ne devraient si possible pas être réparées à l'aidede soudures.

3 46 6 Dans le cas de réparations et de renforcements soudés sur des ouvrages sollicités à la fatigue, des con-trôles appropriés des procédés de soudage doivent alors être effectués. On veillera aux séquences desoudage et à un montage n'introduisant que peu de contraintes résiduelles. Un traitement d'améliorationultérieur des cordons de soudure sollicités à la fatigue est recommandé.

52

4 13

4 DIMENSIONNEMENT DES ÉLÉMENTSDE CONSTRUCTION

4 1 Poutres et poteaux en profilés laminés, nœuds de cadres

4 11 Limites de validité

Les profilés laminés à parois minces, dont la section ne remplit pas les conditions dutableau 3b, doivent être dimensionnés comme des poutres composées à âme pleineselon le chiffre 4 2.

Les poutres composées à âme pleine de section compacte, qui satisfont aux conditions du tableau 3b,peuvent être dimensionnées comme des poutres en profilés laminés. En cas de calcul plastique desefforts intérieurs, les conditions du tableau 3a doivent être respectées.

4 12 Vérifications nécessaires

La vérification de la sécurité structurale d'une barre en profilé laminé nécessite de véri-fier que la résistance ultime de la section la plus sollicitée est suffisante et que la stabi-lité d'ensemble de la barre est assurée.

En cas de faible élancement de la barre (en général pour λK ≤0.2), on peut renoncer à la vérification de la

stabilité.

4 13 Résistance ultime en section

4 13 1 L'interaction entre des efforts intérieurs peut être déterminée avec un modèle plastiquede la section où les conditions d'équilibre sont remplies et où la limite d'élasticité fy n'estdépassée en aucun point. Les formules d'interaction sont données ci-après pour les casles plus importants.

Résistance ultime à la flexion

4 13 2 La résistance ultime à la flexion des profilés laminés est limitée par le moment plastiqueMpl: Mpl = fy ⋅ Z (41)

Interaction flexion-effort normal pour des sections en double té bisymétriques

4 13 3 Les phénomènes d'interaction sont le plus souvent limités à la flexion selon un axe accompagnée d'uneffort normal. La résistance en section est alors représentée par les moments plastiques réduits Mply,N etMplz,N donnés par les formules (43) et (44), respectivement.

4 13 4 Si la section est sollicitée simultanément par les deux moments Mdy et Mdz ainsi que par l'effort normal

Nd, la formule d'interaction approchée suivante est applicable:

Pour la flexion biaxiale sans effort normal, la formule (42) peut être utilisée avec α = 1.1.

En cas de flexion uniaxiale avec effort normal, la formule (42) prend la forme simplifiée Mdy ≤ Mply,N/γR.ou Mdz ≤ Mplz,N/γR.

53

Les moments plastiques Mply,N et Mplz,N, réduits sous l'effet de l'effort normal Nd, ont respectivement lesvaleurs suivantes:

Flexion selon l'axe de faible inertie:

Mply, Mplz : moments plastiques selon les axes de forte et de faible inertie, respectivementNpl = fy ⋅ A : effort normal plastiqueAw : aire de la section de l'âmeA : aire de la section complète

4 13 5 A la place de la formule (42), la vérification suivante, qui se situe du côté de la sécurité, peut être effec-tuée :

Résistance ultime au cisaillement

4 13 6 La contrainte moyenne de cisaillement dans l'âme est limitée à la limite d'élasticité encisaillement τ y yf= / 3 . La résistance ultime au cisaillement de l'âme d'un profilé

laminé d'aire Aw vaut ainsi:

Figure 20 Aire de l'âme des profilés laminés

Interaction flexion - effort normal - cisaillement

4 13 7 Ainsi que le démontrent des essais de charge jusqu'à la ruine, la résistance ultime au cisaillement selon laformule (46) dans l'âme des profilés laminés en double té est également valable en cas de sollicitation parflexion et effort normal éventuel.

4 14 Stabilité des barres en profilés laminés en double té

4 14 1 En cas d'action simultanée d'un effort de compression et d'un moment de flexion selonun des axes principaux, la formule (47) peut être utilisée à la place de la formule (18)pour la vérification de la stabilité dans le plan considéré, à condition que le flambagehors du plan soit empêché par des dispositions pratiques appropriées et que la vérifica-tion au déversement soit superflue, selon le tableau 3.

54

4 14

Nd, Md,max : effort de compression (positif) et moment de flexion (plus grande valeur absolue)déterminés selon la théorie de premier ordre, sans imperfections équivalentes, pour lasituation de risque considérée

ω : coefficient défini au chiffre 4 14 2NK : résistance ultime au flambage sous effort de compression centré dans le plan considéré.

selon le chiffre 3 252

Ncr : charge critique de flambage élastique dans le plan considéré (Ncr =π2EI/ lK KEA2 2 2= π λ/ )

ξ2 : coefficient défini au chiffre 4 13 4Mply, Mplz : moments plastiques selon les axes de forte et de faible inertie (voir chiffre 4 13 2)lK, λK : longueur de flambage et élancement correspondant à la direction de flambage considérée

4 14 2 Dans le cas où le flambage hors du plan et le déversement ne sont pas empêchés, la véri-fication de la stabilité de profilés laminés en double té soumis à la flexion uniaxiale oubiaxiale et à un effort de compression peut s'effectuer à l'aide de la formule d'interac-tion suivante:

ωy, ωz : coefficients applicables à la flexion selon les axes y et z, tenant compte de larépartition des moments pour un diagramme linéaire le long de la barre. Lesconditions suivantes s'appliquent aux moments d'extrémités, à introduire avec leursigne, pour la situation de risque considérée:

M M resp M Mdy dy dz dz,min ,max ,min ,max. .≤ ≤

Mdy, Mdz, Nd : moments maximaux le long de la barre (valeurs absolues) calculés selon la théoriede premier ordre, sans imperfections équivalentes et pour la situation de risqueconsidérée, effort normal correspondant

MD : moment de déversement selon le chiffre 3 254 calculé avec η = 1MD(η) : moment de déversement selon le chiffre 3 254 avec η défini au chiffre 3 254 6NKz : résistance ultime au flambage sous effort de compression centré, selon l'axe de

faible inertie, selon le chiffre 3 252

Ncr,y = π2 EIy/ lK y,2 : charge critique de flambage élastique selon l'axe de forte inertie

Ncr,z = π2 EIy/ lK z,2 : charge critique de flambage élastique selon l'axe de faible inertie

Mplz = fy ⋅ Zz : moment plastique par rapport à l'axe de faible inertieNpl = fy ⋅ A : effort normal plastique2c : largeur de l'aileb : distance entre les centres des aileslKy, lKz : longueurs de flambage correspondant à la direction considérée

Pour les barres chargées transversalement et pour les cadres libres latéralement, on introduira les valeursde ω et Md selon le chiffre 3 253 5.

55

4 15 Nœuds de cadresGÉNÉRALITÉS

4 15 1 Les sollicitations des nœuds de cadres résultant de l'introduction et de la déviation desefforts doivent être vérifiées. Le contrôle portera, en particulier, sur le champ cisailléhautement sollicité. Ces sollicitations peuvent être déterminantes pour certaines redis-tributions d'efforts intérieurs et pour la déformation d'ensemble de la structure por-teuse. Elles influencent de ce fait la sécurité structurale et l'aptitude au service.

4 15 2 L'introduction des efforts des ailes du profilé à attacher (par exemple la traverse) dans le profilé principal(par exemple le poteau) nécessite en règle générale des raidisseurs (voir par exemple les nœuds a ou c dela figure 21).

Si les efforts des ailes sont introduits sans raidisseur (voir par exemple les nœuds b ou d), les critères derésistance et de stabilité pour l'introduction des forces sans raidisseurs selon les chiffres 3 262 et 3 263doivent être respectés. L'introduction des forces sans raidisseurs n'est admise que lorsque l'effort del'aile à transmettre peut diffuser symétriquement dans l'âme du profilé principal. Des raidisseurs sont àprévoir dans tous les autres cas (par exemple selon la figure 21d et non selon la figure 21e).

Pour une exécution sans raidisseur (voir par exemple la figure 21b ou d) et en cas de vérification à l'aidede la méthode PP, la capacité de rotation du nœud de cadre devra être vérifiée à l'aide d'essais représen-tatifs. Des nœuds raidis seront réalisés dans les autres cas.

Figure 21 Exemples de nœuds de cadres avec et sans raidisseurs

4 15 3 La résistance ultime au cisaillement des nœuds de cadres dans le domaine plastique bénéficie d'unaccroissement important par rapport au comportement élastique, en raison de la résistance ultime à laflexion des ailes, de la présence des congés dans les profilés laminés, de la participation des profilésadjacents et à cause de l'écrouissage.

SÉCURITÉ STRUCTURALE

4 15 4 La résistance ultime au cisaillement d'un nœud de cadre constitué par l'attache d'unetraverse sur un poteau dépend de la géométrie du nœud. Un renforcement du champcisaillé est possible à l'aide de raidisseurs obliques ou de tôles de renfort sur l'âme (voirla figure 23). Les raidisseurs usuels utilisés pour l'introduction des forces n'améliorentpas la résistance ultime au cisaillement.

4 15 5 Selon des essais de charge jusqu'à la ruine exécutés Sur des profilés laminés européens, la résistanceultime au cisaillement VR à considérer pour la vérification de l'effort tranchant vKn dans le champ ABCDdu nœud de cadre réalisé selon les figures 21 à 23 (assemblage rigide de la traverse sur le poteau) peutêtre calculée comme suit:

Va

bV V mais V V VR

S

TS St R S St= +

⋅ + ≥ +0 7 1 3. . ,∆ ∆

(49)

avec aS = (tS + 2 rS) ⋅ −

A

A

S

wS

1

VS = τy⋅ Aws : résistance ultime au cisaillement du champ ABCD non renforcé, où τy = f y / 3

∆VSt : résistance ultime effective du renforcement du champ cisaillé ABCD∆VSt = fy ⋅ ASt

⋅ sin α : pour raidisseurs obliques AC ou BD (figure 23a)∆VSt = τy

⋅ (t1 + t2) ⋅ b : pour tôles de renfort sur l'âme (figure 23b)

56

4 15

bT : distance entre les centres des ailes de la traversebS : distance entre les centres des ailes du poteau (hauteur d'âme pour le calcul)tS : épaisseur des ailes du poteaurS : rayon des congés du profilé du poteau (rS = 0 pour les profils soudés)dS : épaisseur de l'âme du poteauAS : aire de la section du poteauAwS= bS

⋅ dS : aire de la section de l'âme du poteauASt : aire de la section des raidisseurs obliquest1,t2 : épaisseurs des tôles de renfort sur l'âme

En cas d'assemblage rigide du poteau Sur la traverse, on adaptera les formules en conséquence.

Figure 22 Nœud de cadre sans renforcement du champ cisaillé

Figure 23 Nœuds de cadres avec renforcement du champ cisaillé ABCD par des raidisseurs obliques(a) ou des tôles de renfort sur l'âme (b)

4 15 6 Les déformations supplémentaires résultant de la sollicitation des nœuds de cadres rigi-des libres latéralement feront l'objet d'une attention particulière.

APTITUDE AU SERVICE4 15 7 Afin que les déformations des nœuds lors de l'utilisation soient suffisamment faibles pour être négli-

geables, les sollicitations en cisaillement dans les nœuds des cadres (champ ABCD selon les figures 22 et23) seront limitées comme suit:

Vser ≤ VS + ∆VSt (50)

Vser : effort tranchant dans le champ cisaillé ABCD dû au poids propre, aux actions permanenteset aux valeurs de courte durée des actions variables

VS, ∆VSt : selon le chiffre 4 15 5.

57

4 2 Poutres composées à âme pleine

4 21 Résistance ultime à la flexion

GÉNÉRALITÉS

4 21 1 En règle générale, on utilisera pour ce type de poutres la méthode de calcul EER, c'est-à-dire que la résistance ultime à la flexion MR sera déterminée en considérant les sec-tions résistantes (réduites), tandis que le calcul des efforts intérieurs, dans les systèmeshyperstatiques, s'effectuera avec les sections complètes (sections de calcul).

Figure 24 Section de calcul et section résistante d'une poutre composée à âme pleine

Le moment d'inertie et le moment de résistance de la section réduite seront égalementdéterminés selon les règles habituelles de la résistance des matériaux.

4 21 2 Si les élancements des éléments de la section ne dépassent pas les valeurs limites dutableau 3c, la méthode de calcul EE sera utilisée et la section résistante sera égale à lasection complète. S'ils sont supérieurs, on introduira, pour les éléments comprimés dela section (aile et âme), des largeurs efficaces selon le chiffre 3 255 ou la figure 24.

Pour déterminer le coefficient de voilement k, on considérera la hauteur théorique b de l'âme et la réparti-tion correspondante des contraintes dans la section complète, selon le tableau 7.

Les poutres composées à âme pleine dont les sections remplissent les conditions du tableau 3b peuventêtre traitées comme des profilés laminés, selon le chiffre 41.

RÉSISTANCE EN SECTION

4 21 3 En cas de flexion selon l'axe de forte inertie, la vérification de la résistance en sectionn'est nécessaire que pour des sections dissymétriques, pour autant que bc + e ≤ b/2.Dans ce cas, la résistance ultime à la flexion vaut:

MR = fy ⋅W y t, (51)

W y t,: moment de résistance élastique de la section résistante, par rapport à l'aile ten-

due.

58

4 21

STABILITÉ

4 21 4 Les phénomènes d'instabilité à considérer pour les membrures comprimées des pou-tres à âme pleine comprennent le flambage vertical de l'aile dans l'âme, le flambage partorsion (voilement de l'aile) et le flambage latéral (déversement). En respectant les chif-fres 4 21 5, 4 21 8 et 4 21 9, la résistance ultime à la flexion s'élève à:

MR = MD = σD ⋅Wy c, (52)

σD : contrainte de déversement en tant que contrainte limite déterminante de cetteaile, selon les chiffres 4 21 10 et 4 21 11,

Wy c, : moment de résistance élastique de la section résistante, par rapport à l'aile

comprimée.

4 21 5 Afin d'exclure le flambage d'une aile comprimée (rectiligne et non chargée dans le plan de l' âme) vers l'in-térieur d'une âme mince sans raidisseurs longitudinaux, on limitera l'élancement b/d de l'âme commesuit:

b

d

E

fy

≤ 0 4.

Pour les aciers de construction usuels, il en résulte les limitations suivantes: b/d ≤ 360 pour l'acierFe E 235 et b/d ≤ 240 pour l'acier Fe E 355.

4 21 6 Lorsque les sollicitations sont souvent répétées, on limitera l'élancement des zones d'âme non raidies,afin d'éviter les fissures de fatigue dans les cordons de raccord aux ailes et aux raidisseurs transversaux,provoquées par le voilement répété de l'âme (pompage). Dès lors, la dimension de la zone comprimée bc

ne dépassera dans aucun champ de l'âme 100 fois l'épaisseur de celle-ci (bc/d ≤ 100). Au lieu de bc, il estégalement possible de réduire de façon correspondante la distance a entre raidisseurs.

4 21 7 On veillera à ce que les écarts de planéité dus à la fabrication ne compromettent pas l'aptitude au service.On sera donc souvent amené à choisir des élancements de l'âme et des ailes inférieurs à ceux qui seraientadmissibles pour la vérification de la sécurité structurale.

4 21 8 Dans le cas de membrures cintrées ou en forme de ligne brisée dans le plan de l'âme, cette dernière seradimensionnée compte tenu des efforts de déviation des ailes.

L'introduction de forces concentrées sera étudiée selon les critères du chiffre 3 26.

4 21 9 Le flambage par torsion de la membrure comprimée ne doit pas être vérifié spécialement si, lors de la véri-fication de la résistance en section (chiffre 4 21 3) et au déversement, on a introduit la largeur efficace2 cef selon la figure 24.

4 21 10 Si les élancements des âmes respectent les conditions du tableau 3c, on déterminera la contrainte dedéversement selon le chiffre 3 254.

4 21 11 Pour des élancements des âmes supérieurs, la formule suivante sera utilisée, au lieu de la formule (21),pour déterminer la contrainte critique de déversement élastique:

σ σ πλ

crD Dw

K

E= =2

2(54)

λK = lK/i : élancement de la membrure comprimée, composée de la partie efficace de l'aile (t ⋅ 2cef)et d'une partie de l'âme (d ⋅ bef/2, mais au maximum d ⋅ bc/3)

lK = ID/ η : longueur de déversement réduite

lD : longueur de déversement (longueur du tronçon)η : selon le chiffre 3 254 6

La contrainte σD à appliquer pour la détermination du moment de déversement se calcule selon la formule

(19), à partir du coefficient d'élancement λ D (formule 20b) et sera introduite comme contrainte limite au

chiffre 4 21 4.

59

4 21 12 Si la résistance ultime à la flexion d'une poutre à âme pleine est limitée non par la résistance en sectionmais par le déversement (σD ≤ fy), on peut remplacer , dans le calcul des largeurs efficaces cef et bef , la

limite d'élasticité fy par l'expression fy D⋅ σ ,σD étant la contrainte de déversement selon le chiffre

4 21 11.

4 22 Résistance ultime au cisaillement

4 22 1 La résistance ultime au cisaillement VR d'un panneau d'âme vaut:

VR = τR⋅ Aw (55)

τR : contrainte limite de cisaillementAw = b ⋅ d : aire de la section de l'âme

La vérification de la sécurité structurale s'effectuera avec la valeur maximale de l'efforttranchant par panneau d'âme, Vd,max.

4 22 2 La contrainte limite de cisaillement τR dépend des dimensions du panneau d'âme et dela rigidité de ses éléments de bord; elle doit être déterminée à l'aide d'une méthode decalcul théoriquement fondée et justifiée par des essais.

4 22 3 Si les dispositions prévues au chiffre 4 24 pour les extrémités de la poutre et les raidisseurs transversauxsont réalisées, la contrainte limite de cisaillement τR peut être calculée avec les formules ci-dessous.

avec k = 4.0 + 5.34/α2 pour α ≤ 1

k = 5.34 + 4.0/α2 pour α > 1

τcr : contrainte critique de cisaillementτt : contribution de la bielle de tractionα = a/b : élancement du panneau (rapport de la longueur a à la hauteur d'âme b pour le calcul). Lorsque

l'écartement des raidisseurs transversaux dépasse 3 fois la hauteur d'âme et, en particulierlorsqu'il n'y a pas de raidisseurs transversaux intermédiaires, on peut introduireα = 3

β = b/d : élancement de l'âme (rapport de la hauteur d'âme b pour le calcul à l'épaisseur de l'âme d)E, ν : voir chiffre 5 22 1

4 22 4 Au lieu d'utiliser la formule (56), on peut déterminer la contrainte limite de cisaillement τR à l'aide de laformule (58), formule qui reste valable lorsque la disposition des extrémités de la poutre et des raidisseurstransversaux n'est pas réalisée selon les indications du chiffre 4 24.

La contrainte τcr intervenant dans la formule (58) sera toujours calculée au moyen de la formule (57a), enintroduisant dans tous les cas la valeur effective du rapport α même si elle est supérieure à 3.

60

4 24

4 23 lnteraction flexion-cisaillement

Lorsqu'une section est sollicitée par un effort tranchant Vd important, en présence d'un moment deflexion Md > fy ⋅ b ⋅ Af / γR, on respectera, outre les conditions Md ≤ MR/γR et Vd ≤ VR/γR selonles chiffres 4 21 et 4 22, celle donnée par la formule d'interaction suivante:

4 24 Extrémités des poutres et raidisseurs transversaux

4 24 1 Les panneaux d'extrémité seront normalement dimensionnés de manière que la résistance ultime aucisaillement basée sur τR selon la formule (58) soit suffisante. Cependant si la résistance ultime au cisail-lement est déterminée à l'aide de τR selon la formule (56a, b), un montant d'extrémité selon la figure 26sera nécessaire.

Dans tous les cas, le montant d'extrémité aura, selon le chiffre 3 265, une résistance ultime au flam-bage NK ≥ VR = τR

⋅ b ⋅ d et la liaison entre les raidisseurs transversaux et l'âme de la poutre aura unerésistance ultime égale au moins à VR.

Disposition Vérification à la flexion Vérification de la stabilité

Vérification de la stabilité selon le chiffre 3 265

Figure 26 Dimensionnement des extrémiées de poutres: vérifications nécessaires pour le cas

τ τ τ γd cr y R> ⋅0 9. /

61

4 24 2 Si l'on détermine la résistance ultime au cisaillement selon le chiffre 4 22 3, les raidisseurs transversauxdoivent remplir les conditions suivantes:

a) Les élancements limites du tableau 3c doivent être respectés.

b) L'aire de la section, calculée sans participation de l'âme, ne sera pas inférieure à

As= b dy

cr⋅ ⋅ −

⋅ ⋅ −

+

⋅ ⋅ ⋅1

21

1 21 2 3

ττ

α α

αη η η (60)

η1 : rapport de la limite d'élasticité de l'âme fyw à celle des raidisseurs transversaux fyq, soit η1 =fyw/fyq

η2 : coefficient tenant compte de la ligne d'action excentrée de l'effort dans le montantd'extrémité en cas de raidisseur dissymétrique (d'un seul côté); la figure 27 donne les valeursà introduire

η3 : coefficient permettant une réduction de la section des raidisseurs transversaux lorsque lacontrainte limite de cisaillement τR selon la formule (56) n'est pas totalement utilisée, soitη3 = τd /(τR /γR)

c) En aucun cas, le moment d'inertie d'un raidisseur transversal par rapport à un axe situé dans le plande l'âme ne doit être inférieur à (b/50)

4.

d) Les raidisseurs transversaux doivent être liés à l'âme sur toute leur longueur. Cependant, les tierssupérieur et inférieur de cette attache doivent chacun avoir une résistance égaIe à fyq

⋅ As/η2.

e) Les raidisseurs transversaux doivent être attachés à l'aile comprimée. Du côté de l'aile tendue, onpeut prévoir un jeu s selon la figure 28, à condition qu'il n'y ait aucune charge extérieure agissantperpendiculairement au plan de l'âme et engendrant un déplacement ou une rotation de l'aile tenduepar rapport à l'âme raidie; dans le cas contraire et lorsque l'ouvrage subit des sollicitations dynami-ques, les raidisseurs transversaux seront également attachés à l'aile tendue.

Figure 27 Coefficient d'excentricité η2 Figure 28 Attache du raidisseur transversalà l'aile tendue

4 25 Cas particuliers

POUTRES HYBRIDES

4 25 1 On peut admettre que la résistance ultime des poutres à âme pleine dont la limite d'élasticité fyw de l'âmeest inférieure à la limite d'élasticité fyf des ailes, est égale à celle de la poutre homogène correspondantepossédant les caractéristiques du matériau des ailes de la poutre hybride et une épaisseur d'âme réduite.

En première approximation, l'épaisseur de l'âme peut être réduite dans le rapport de la limite d'élasticitéde l'âme à celle des ailes: dred = d ⋅ fyw/fyf.

POUTRES RAIDIES LONGITUDINALEMENT

4 25 2 Les raidisseurs longitudinaux permettent de dépasser les valeurs limites pour l'élancement d'âmeβ = b/d données au chiffre 4 21 5 (flambage vertical) et de réduire les dimensions des panneaux d'âmecomprimés à considérer lors du contrôle selon le chiffre 4 21 6 (en cas de sollicitations fréquemmentrépétées).Il n'est pas permis de dimensionner les raidisseurs longitudinaux situés dans la zone comprimée en utili-sant directement la théorie linéaire du voilement.

62

4 31

POUTRES EN CAISSON4 25 3 Les méthodes de calcul de la résistance ultime établies pour les poutres à âme pleine restent valables

pour les différents éléments des poutres en caisson fléchies; on prêtera toutefois une attention particu-

lière au calcul des largeurs efficaces des membrures comprimées de faible élancement (influence des

imperfections géométriques et des contraintes résiduelles pour λ B < 1.5). En outre, en cas de torsion,

on tiendra compte des efforts d'arête correspondant à la composante des bielles de traction (voir la figure

29).

Il n'est pas permis de dimensionner les raidisseurs longitudinaux situés dans la zone comprimée en utili-sant directement la théorie linéaire du voilement

4 3 Treillis, barres composées et barres compriméesappuyées élastiquement

4 31 Treillis

4 31 1 On admet que la résistance ultime d'un treillis isostatique extérieurement et intérieure-ment est donnée par la charge provoquant la ruine (plastification ou flambage) de la pre-mière des barres qui le composent.

4 31 2 Les axes des barres admis dans le calcul doivent correspondre aux axes indiqués sur lesplans. La flexion résultant des excentricités dans le plan et hors du plan, de même quedes charges transversales, doivent être considérées lors de la vérification des barres.

4 31 3 La longueur de flambage lK sera en général égaIe à la longueur théorique l de la barre,mesurée entre points fixes.

4 31 4 Une réduction de la longueur de flambage est admissible si les efforts de compressionmaximaux n'agissent pas simultanément sur les barres adjacentes et si des encas-trements justifient une telle réduction.

Si ces conditions sont remplies, on peut admettre, pour les treillis usuels, les longueurs de flambage don-nées au tableau 11.

Les barres formées d'une cornière simple disposée de facon excentrée ou de cornières disposées encroix devront en outre être vérifiées au flambage selon l'axe d'inertie minimale, en admettant lK = 0.9l.

63

① Bielle de traction admise dans les calculs② Effort d'arête

Figure 29 Effort d'arête en cas de torsion

Tableau 11 Longueurs de flambage réduites (voir chiffre 4 31 4)

(1) l : distance entre les nœuds tenus dans l'espace(2) à condition que les efforts de traction et de compression soient égaux(3) lm : dimension d'une maille du treillis

4 31 5 Dans les barres comprimées des treillis, on respectera les élancements maximaux selon le chiffre3 252 7.

Dans les barres tendues sans rigidité appréciable, on tiendra compte des déformations dues au poidspropre. On peut éventuellement réduire ces déformations par précontrainte ou utiliser des barres rigides.Enfin, dans les barres élancées, on tiendra compte de la possibilité de mise en vibration sous l'effet duvent (voir le chiffre 3 34).

4 31 6 La résistance ultime des nœuds à l'introduction et à la transmission des efforts seradéterminée à l'aide de modèles de calcul assurant l'équilibre sans que les contrainteslimites selon le chiffre 3 23 soient dépassées.

4 32 Barres étrésillonnées

4 32 1 L'analyse du comportement au flambage selon l'axe z-z (voir figure 30) d'une barre étré-sillonnée à deux membrures, comporte l'étude du flambage des membrures et l'étudede la résistance en section de la barre étrésillonnée et des étrésillons.

4 32 2 La vérification au flambage des membrures s'effectue au milieu de la barre en fonction de l'élancementλ1, de la courbe de flambage correspondant au type de section de la membrure et de l'effort N1,d agissantsur la barre:

N1,d = 1

21

250

1

1N

b N Nd

d crz id

⋅ + ⋅−

l

/ ,

(61)

Nd : effort normal sur la barre étrésillonnéel : longueur de la barre étrésillonnéeb : distance entre les centres de gravité des membrures

Ncrz,id : π λ2 2E A z id/ , avec λ λ λz id z, = +212 et A: aire de la section de l'ensemble de la barre

étrésillonnéeλ1 : élancement du troncon de membrure avec la longueur de flambage l1 égaIe à la distance entre

étrésillons (pour autant que l1 ≤ l/3)λz : élancement de la barre étrésillonnée. Pour déterminer λz, on peut tenir compte des moments

d'inertie propres des membrures, pour autant que λz ≤ 75. Pour λz ≥ 150, ils ne seront paspris en considération. Entre ces deux limites, la valeur des moments d'inertie des membrures àconsidérer peut être déterminée par interpolation linéaire.

64

4 34

4 32 3 Dans le champ d'extrémité, l'effort tranchant dans la barre étrésillonnée vaut:

Vd,max = NN N

dd crz id

⋅ ⋅−

π500

1

1 / ,

(62)

La section de la membrure sera vérifiée dans le champ d'extrémité pour l'effort normal ½ Nd et le momentde flexion Md. La détermination de la flexion de la membrure engendrée par Vd,max (effet Vierendeel) s'ef-fectuera en admettant que les points de moment nuI se trouvent au milieu du champ d'extrémité; il enrésulte Md = Vd,max ⋅ l1/4.

Les étrésillons et leurs attaches seront vérifiés pour l'effort tranchant correspondant Vd,max ⋅ l1/b etréalisés par assemblages soudés ou sans glissement.

4 32 4 La vérification selon l'axe y-y doit être effectuée de façon indépendante.

4 33 Barres à treillis

La vérification des barres à treillis composées de membrures identiques s'effectue de manière analogue àcelle des barres étrésillonnées: on pourra toutefois introduire λz,id = λz. Les attaches seront réalisées parassemblages soudés ou sans glissement.

4 34 Barres comprimées appuyées élastiquement

4 34 1 La longueur de flambage d'une barre appuyée élastiquement à intervalles a peut être estimée par la for-mule suivante :

lk = π ⋅ ⋅ ⋅ ⋅1

44 E a vI , mais lk ≥ a (63)

v : déplacement de l'élément d'appui pour une charge unitaire H = 1 agissant dans la direction del'appui

E I : rigidité flexionnelle déterminante de la barre comprimée.

4 34 2 La formule précédente s'applique également à deux ou plusieurs membrures de même rigidité flexion-nelle EI, dont l'appui élastique latéral est assuré par des éléments communs formant cadre. Pour calculerle déplacement v de l'appui élastique, on envisagera un flambage simultané de l'ensemble des membru-res et on choisira le sens des poussées unitaires appliquées au niveau de chaque membrure de manièreque le déplacement v soit le plus grand possible.

4 34 3 Pour assurer une rigidité suffisante, l'élément jouant le rôle d'appui élastique sera dimensionné selon lechiffre 3 251 8.

65

Figure 30 Dimensions et efforts dans les barres étrésillonnées

4 4 Profils à parois minces et tôles profilées

4 41 Généralités4 41 1 Les profils à parois minces et les tôles profilées sont obtenus par façonnage à froid à partir de tôles de

faible épaisseur. Par conséquent, ces profils ont pour caractéristique principale des parois de mêmeépaisseur.

4 41 2 Les rayons de pliage et les épaisseurs maximales prescrits dans la norme EN 10025 doivent être respec-tés lors du pliage, du moletage et du profilage.

Les conditions générales du tableau 12 s'appliquent en cas de soudage dans la zone des déformations àfroid.

Tableau 12 Rayons de pliage minimaux des profilés formés à froid pour constructions soudées

4 42 Sécurité structurale

4 42 1 La résistance ultime des éléments à parois minces sera calculée de la même façon quecelle des profilés laminés et des poutres composées à âme pleine. Seule la section del'acier sera prise en considération, même si la couche de protection contre la corrosionest de nature métallique (tôle zinguée par exemple). L'épaisseur à prendre en compte nepeut excéder de plus de 5% l'épaisseur minimale de la section d'acier donnée par lefabricant.

4 42 2 Dans le calcul des efforts intérieurs, on fait généralement intervenir la section d'acier complète (sectionde calcul).

4 42 3 Dans le calcul de la résistance ultime, les largeurs efficaces des éIéments de la section seront détermi-nées selon le chiffre 3 255 (section résistante). La résistance ultime des éléments comprimés sera déter-minée à l'aide de la courbe de flambage c (voir le chiffre 3 252).

4 42 4 Du fait de l'influence déterminante des forces concentrées sur la résistance ultime, on en étudiera soi-gneusement le mode d'introduction.

4 43 Aptitude au service

4 43 1 Pour le calcul des flèches, on peut déterminer les largeurs efficaces selon le chiffre 3 32 3.

4 43 2 L'épaisseur t des éléments sera choisie compte tenu également des conditions de transport, de pose etd'utilisation, ainsi que des risques de déformations locales (marques de pas par exemple). Sauf exigencesplus sévères relatives à la protection contre la corrosion, on observera les épaisseurs minimales suivantes(épaisseur nette de l'acier):

tôles profilées de façade t ≥ 0.5 mmtôles profilées de toiture t ≥ 0.7 mmtôles profilées pour dalles mixtes t ≥ 0.75 mmprofils à parois minces t ≥ 1.0 mm

66

4 45

4 43 3 Pour éviter des ondulations indésirables, les élancements b/t ou c/t des différents éléments d'une sectionseront limités aux valeurs suivantes:

Au cas où ces élancements limites seraient dépassés, on tiendra compte dans le calcul statique des éven-tuelles déformations du contour de la section.

4 44 Effet de diaphragme des tôles profilées

En cas de sollicitations essentiellement statiques, on peut tenir compte de l'effet de diaphragme en lesuperposant le cas échéant à l'effet de flexion, à condition que les champs soient fixés le long de tous lesbords à l'infrastructure de manière à transmettre le cisaillement. L'assemblage des tôles, entre elles etavec les autres éléments porteurs, doit être tel que les efforts de diaphragme puissent être transmis etque l'effet de diaphragme soit garanti. Lors de la vérification de la sécurité structurale et du contrôle desdéformations, on tiendra compte des efforts supplémentaires dus à l'effet de diaphragme.

4 45 Assemblages

4 45 1 Lors du calcul des assemblages, on tiendra aussi compte des sollicitations qui résultent de différences detempérature entre les tôles profilées et les autres éléments porteurs.

4 45 2 Pour les profils à parois minces et les tôles profilées, on peut également utiliser des assemblages spéci-aux ne figurant pas sous chiffre 3 24. En règle générale, on donnera la préférence aux moyens d'assem-blage présentant une déformabilité suffisante avant rupture.

4 45 3 Afin d'éviter autant que possible la ruine par rupture des assemblages ou pour rendre improbable leurrupture soudaine, les résistances ultimes découlant des essais seront adaptées de façon à obtenir unniveau de sécurité comparable à celui de la vérification de la sécurité structurale au sens de la présentenorme (voir les chiffres 3 213 3 et 3 213 4 ainsi que 3 241 1).

Le dimensionnement des assemblages s'effectuera selon les publications techniques s'y rapportant.

67

Figure 31 Eléments A,B,C,Dd'une section

4 5 Voies de roulement de ponts roulants

4 51 Généralités

Les dispositions suivantes concernent le calcul des structures porteuses de voies deroulement de ponts roulants et la conception de leurs détails de construction. Lesactions sont données dans la norme SIA 160, chiffre 4 12.

4 52 Sécurité structurale

MÉTHODE DE CALCUL

4 52 1 La détermination des efforts intérieurs et de la résistance en section sera basée enrègle générale sur un comportement élastique du matériau de la structure porteuse etdes sections des poutres supportant les voies de roulement (méthodes EE ou EER).Cette limitation est conditionnée par les vérifications simplifiées selon les chiffres4 52 3 et 4 52 5 qui ne tiennent compte que des contraintes locales résultant de l'in-troduction des charges des galets.

SECTIONS DE POUTRES À PRENDRE EN COMPTE

4 52 2 Il est possible de tenir compte du rail de roulement dans le calcul de la résistance ultime des sectionspour autant que la liaison entre le rail et la poutre soit réalisée par des soudures fiables permettant detransmettre les efforts rasants. L'usure du rail sera prise en compte en diminuant sa hauteur de 10 mm.Pour les voies de ponts roulants suspendus, il sera tenu compte d'une usure correspondante de l'aile infé-rieure.

INTRODUCTION DES CHARGES DES GALETS POUR LES PONTS ROULANTS USUELS

4 52 3 La formule de vérification à appliquer en cas d'introduction des charges des galets, indépendamment dessollicitations longitudinales, est la suivante:

γQ ⋅ Φ ⋅ Qr,max < f dy

R

⋅ ⋅l

γ(64)

γQ = 1.5 : facteur de charge selon la norme SIA 160, tableau 1Φ ⋅ Qr,max : valeur représentative de la charge verticale maximale des galets, multipliée par le

coefficient dynamique selon la norme SIA 160, chiffres 4 12 2 et 4 12 5fy : limite d'élasticité de l'acier de la poutre de roulement

l = 3.2 I / d3 : longueur de diffusion de la charge au niveau de la transition aile-âmed : épaisseur de l'âmeI : moment d'inertie de la section totale rail et aile supérieure en cas de soudure du rail

propre à reprendre l'effort rasant, ou somme de leurs moments d'inertie propres dans lecas de rails fixés par des pinces.

poutre en profilé laminé poutre composée à âme pleine

Figure 32 Introduction des charges des galets pour les ponts roulants usuels

4 52 4 Les critères de stabilité relatifs à la résistance ultime pour l'introduction des charges des galets serontpris en considération selon le chiffre 3 263.

68

4 54

INTRODUCTION DES CHARGES DE GALETSDANS LES VOIES DE ROULEMENT SUSPENDUES

4 53 2 Une attention particulière sera portée aux détails de soudure dans la zone d'introductiondes charges des galets. Lorsque le rail est fixé par soudure, il doit plaquer de façon con-tinue sur l'aile supérieure de la poutre de roulement. Pour les ponts roulants en serviceintensif (classes U5 à U9 selon la norme SIA 160), la fixation des rails par des pinces deserrage est préférable, mais celles-ci ne doivent en aucun cas être soudées sur l'aile. Onévitera les cordons d'angle entre l'âme et l'aile supérieure (ou inférieure pour les voiesde roulement suspendues).

4 54 Sécurité à la fatigue

4 54 1 La fatigue peut devenir déterminante pour les voies de roulement des classes élevées selon l'état de char-gement et la fréquence d'utilisation. Les classes des ponts roulants sont définies dans la norme SIA 160,tableaux 23 et 24.

4 54 2 La différence de contraintes équivalente ∆σe est déterminée à partir des charges des galetsΦ ⋅ Qr,max (voir le chiffre 4 52 3) et du facteur de correction α selon l'annexe A 2 4. La sécurité à la fati-gue doit être vérifiée selon le chiffre 3 4.

4 54 3 La figure 34 donne, pour les voies de roulement, des catégories supplémentaires de détails en fonctionde l'effet d'entaille. Les contraintes dans l'aile et l'âme seront déterminées selon les modèles des figures32 et 33. Dans le joint du rail, seules les contraintes de flexion d'ensemble doivent être prises en considé-ration.

profilé laminé soudure complètement pénétrée profilé laminé (voie de roulement suspendue)

Figure 34 Catégories de détails pour les voies de roulement (valeurs ∆σC en N/mm2)

4 54 4 Pour les autres détails de construction, en particulier les soudures de fixation des rails, l'annexe A 1 estapplicable. En cas de rail soudé, le choix du matériau et du procédé de soudage, de même que l'observa-tion de la classe de qualité des cordons de soudure (voir le chiffre 3 45 2) sont particulièrement impor-tants.

69

4 52 5 Les voies de roulement suspendues, où les galets roulent surl'aile inférieure des poutres, seront également dimension-nées pour la flexion transversale de l'aile inférieure.

En première approximation, le calcul tiendra compte d'unediffusion de la charge du galet selon la figure 33, en respec-tant la contrainte limite fy lors de la détermination de la fle-xion transversale locale résultant d'un calcul élastique.

Les flexions locales de l'aile inférieure dans les directionslongitudinale et transversale peuvent être négligés lors dela détermination des autres résistances ultimes.

4 53 Détails de construction

4 53 1 L'effet de fatigue sera pris en compte lors du choixdes détails de construction d'une voie de roule-ment. Les règles du chiffre 3 45 et de l'annexeA1 seront respectées.

Figure 33

Introduction des charges de galetsdans les vioes de roulement suspendues

4 6 Appuis et articulations

4 61 Généralités

4 61 1 Les appuis et les articulations peuvent être dimensionnés selon le tableau 13.

4 61 2 Lors de la commande d'appuis auprès de fournisseurs spécialisés, les sollicitations doivent être indiquéesselon le chiffre 3 134 1.

4 61 3 La commande et la réception des matériaux doivent être effectuées selon les chiffres 5 8 3 et 5 8 4,respectivement.

4 62 Vérifications

Tableau 13 Vérifications requises pour les appuis et articulations

70

4 64

Remarques concernant le tableau 13

(1) Le rayon d'une surface concave sera introduit avec le signe négatif.

(2) Pour les aciers ayant une limite d'élasticité fy > 500 N/mm2, fy doit être remplacé dans les formu-

les ci-dessus par une valeur réduite fy,red = 0.12 fy + 440 [N/mm2]. Si la limite d'élasticité n'est

pas connue, la dureté Vickers HV selon ISO 4964 (1984) peut être utilisée et introduite de lamanière suivante : fy,red = 0.273 HV + 440 [N/mm

2].

Pour les surfaces cylindriques ayant subi un durcissement superficiel ou l'application d'un revête-ment spécial, la dureté ou la limite d'élasticité de la couche extérieure pourra être introduite pourautant que son épaisseur ne soit pas inférieure à 55r ⋅ HV/E ou 25r ⋅ fy/E, respectivement.

(3) La vérification de la sécurité structurale n'est habituellement pas déterminante, étant donné lagrande réserve de résistance. Un examen particulier peut être nécessaire au besoin pour desappuis superposés composés de plusieurs éléments et pour des actions accidentelles. Pour lesaciers dont la limite d'élasticité fy dépasse 1000 N/mm

2 ou dont la dureté HV dépasse 450, la

vérification de la sécurité à la rupture fragile est nécessaire.

(4) Les données sont également valables dans le cas de sections résistantes multiples.

(5) Forme à donner aux barres à œillets.

(6) Une rotation de l'articulation lors de l'utilisation peut être considérée comme garantie lorsque ladistance entre deux sections cisaillées voisines est inférieure à la moitié du diamètre du tourillon.Dans le cas contraire, l'influence de la flexion du tourillon sera considérée.

Pour une rotation importante et de nombreux cycles de charges, les principes appliqués en méca-nique seront respectés. Pour les cas de charges où aucune rotation n'est nécessaire, la vérifica-tion de l'aptitude au service n'est pas requise.

(7) La rotation relative n'est pas garantie dans ces limites d'utilisation. L'influence de la flexion dutourillon sera considérée lorsque la distance entre deux sections cisaillées voisines est supérieureà la moitié du diamètre du tourillon.

(8) Les pressions locales admissibles σadm pour la vérification de l'aptitude au service ainsi que lacontrainte limite fR et le facteur de résistance γR figurent dans les normes ou les spécificationsd'usine des matériaux utilisés.

4 63 Géométrie

4 63 1 Les prescriptions de tolérances exigées lors de la fabrication et du montage doivent être précisées. Cestolérances seront considérées lors du calcul des efforts et de la conception des détails de construction.Lors de l'utilisation de produits finis, les tolérances prévues par le fabricant doivent être approuvées.

4 63 2 Les rainures et chanfreins des appuis auront une forme limitant l'effet d'entaille.

4 64 Matériaux

4 64 1 Les rouleaux en acier fin sont normalement constitués d'acier au chrome martensitique à haute résis-tance, trempé et revenu.

4 64 2 En plus de la qualité d'acier (certificats de matière), du mode de fabrication et du traitement thermique, ilest nécessaire de considérer entre autres la dureté et la ténacité.

4 64 3 Les essais non destructifs feront l'objet d'un procès-verbal et devront être approuvés lors de la réception.

71

4 7 Poutres mixtes

4 71 Principes

4 71 1 Une poutre mixte est constituée d'une poutre métallique solidarisée avec une dalle enbéton armé ou précontraint, coulée sur place ou préfabriquée, ou avec une dalle mixte.

4 71 2 Les contraintes limites des aciers de construction utilisés dans les constructions mixtessont celles mentionnées au chiffre 3 23.

4 71 3 Dans toute construction mixte, la qualité du béton, du béton léger et de l'armature doitsatisfaire aux exigences de la norme SIA 162.

4 71 4 La contrainte limite à prendre en considération dans la zone comprimée du béton est lavaleur de calcul de la résistance à la compression fc selon la norme SIA 162 (1989),tableau 2.

Le module d'élasticité Ec pour actions de courte durée vaut 14 000 (fc + 4)0.3, avec Ec etfc en N/mm2.

4 71 5 La contrainte limite fys à prendre en considération dans l'armature est la valeur de calculde la limite apparente d'élasticité fy selon la norme SIA 162 (1989), tableau 3.

4 71 6 On prendra comme valeurs de calcul de la résistance à la traction fu,D des goujons lesvaleurs données dans le tableau 19.

4 72 Connexion

4 72 1 La dalle en béton ou la dalle mixte sera solidarisée avec les poutres métalliques aumoyen de connecteurs transmettant les efforts rasants. On donnera la préférence auxconnecteurs souples qui, tout en conservant leur résistance en cisaillement, permettentun glissement relatif suffisant entre la poutre métallique et la dalle en béton avant rup-ture.

4 72 2 Les goujons à tête sont considérés commes suffisamment souples dès que leur hauteur hD dépasse qua-tre fois leur diamètre d (hD ≥ 4d). Les connecteurs cloués en forme d'équerre peuvent en général êtreconsidérés comme souples.

La souplesse d'autres types de connecteurs doit être démontrée théoriquement ou expérimentalement.

4 72 3 Les connecteurs souples peuvent être répartis uniformément entre les sections où ont lieu des variationsimportantes de l'effort rasant (entre les points d'application des charges concentrées, par exemple), àcondition que le profil métallique soit bisymétrique, que la résistance ultime des sections soit calculéeplastiquement et que l'effort rasant ne change pas de signe dans l'intervalle considéré.

4 72 4 Lorsque l'on calcule plastiquement la résistance ultime des sections mixtes, la résistance ultime encisaillement VRD d'un goujon de hauteur hD ≥ 4d est égaIe à la plus petite des valeurs données par lesformules suivantes :

VRD = 0.35d2 ⋅ ⋅f Ec c (écrasement du béton) (65a)

VRD = 0.7 fu,D ⋅ πd2

4(rupture du goujon) (65b)

d : diamètre de la tige du goujonfc : valeur de calcul de la résistance à la compression du béton, fc ≤ 23 N/mm

2,

voir chiffre 4 71 4Ec : module d'élasticité du béton, voir chiffre 4 71 4fu,D : valeur de calcul de la résistance à la traction du goujon, voir tableau 19

4 72 5 Lorsque l'on calcule élastiquement la résistance ultime des sections mixtes, les valeurs données par laformule (65a) doivent être réduites, afin de satisfaire l'hypothèse de la conservation de la planéité dessections. A défaut d'examen plus approfondi, on peut admettre comme valeur empirique du coefficientde réduction αel = 0.6.

72

4 73

Tableau 14 Résistance ultime en cisaillement VRD en kN d'un goujon à tête, pour différentes qualitésdu béton (résistance à la traction des goujons fu,D = 450 N/mm

2).

4 72 6 La résistance ultime en cisaillement d'autres types de connecteurs sera déterminée expérimentalement.

4 72 7 L'entraxe des goujons doit être supérieur à 5d dans la direction des efforts et à 3.5d dans la directionperpendiculaire.

4 72 8 Le rapport entre l'épaisseur t du matériau de base et le diamètre d du goujon doit remplir la conditiont/d ≥ 0.5.

4 72 9 Lorsque l'on calcule plastiquement la résistance ultime des sections mixtes, la conne-xion peut être totale ou partielle; dans le domaine des ponts, la connexion sera obliga-toirement totale. Pour une connexion partielle, seuls les connecteurs souples sontadmissibles.

Une poutre mixte est considérée comme poutre à connexion totale lorsque sa résistance ultime n'est paslimitée par la résistance de la liaison acier béton.

Dans les poutres mixtes à connexion partielle, le nombre de connecteurs ne sera pas inférieur à 40% dunombre qui correspond à la connexion totale.

4 7 3 Sécurité structurale

LARGEUR PARTICIPANTE DE LA DALLE

4 73 1 La largeur participante de la dalle en béton ou de la dalle mixte sera déterminée à partirde bases reconnues (par exemple la norme SIA 162, chiffre 3 34 43).

En lieu et place de la largeur bw de la nervure en béton, on introduira la largeur de l'aile du profilé métalli-que ou la largeur fictive du gousset selon la figure 35.

CALCUL PLASTIQUE DES EFFORTS INTÉRIEURS

4 73 2 Lors du calcul plastique des efforts intérieurs, on respectera, à défaut d'examen plusapprofondi, les conditions du tableau 15a.

De plus, la plus grande de deux travées adjacentes ne doit pas être supérieure à 150%de la plus courte. La longueur de la travée de rive ne doit pas être supérieure à 115% decelle de la travée adjacente.

CALCUL ÉLASTIQUE DES EFFORTS INTÉRIEURS

4 73 3 Lors du calcul élastique des efforts intérieurs, on peut tenir compte de la zone tenduedu béton dans la section de calcul.

73

4 73 4 Lors du calcul de la résistance ultime des sections, on ne tiendra pas compte de la zonetendue du béton.

4 73 5 En cas de calcul plastique de la résistance ultime des sections mixtes et de calcul élasti-que des efforts intérieurs, on respectera, pour les parties dégagées de section en com-pression et pour les longueurs de déversement, les conditions du tableau 15b.

Dans les poutres mixtes continues, il n'est possible de procéder selon le chiffre 3 224 3que lorsque l'axe neutre plastique de la section en travée est situé dans la dalle en bétonou dans l'aile supérieure du profilé.

Tableau 15 Conditions d'élancement et de déversement à respecter pour les ailes non liées et lesâmes des zones comprimées des poutres mixtes

74

Figure 35 Poutre mixte avec dalle en béton

4 74

4 73 6 En général, la résistance ultime au cisaillement d'une section mixte est égaIe à celle dela section métallique. La résistance ultime au cisaillement et l'interaction flexion-cisail-lement seront calculées selon les indications des chiffres 4 1 (pour les poutres en pro-filés laminés) ou 4 2 (pour les poutres composées à âme pleine).

4 73 7 On vérifiera l'introduction dans le béton des efforts dus aux connecteurs. On effectueraen outre les vérifications habituelles au cisaillement.

4 73 8 La dalle en béton doit être armée de façon suffisante dans les deux directions confor-mément aux prescriptions de la norme SIA 162.

4 73 9 La vérification au déversement des poutres mixtes continues dont l'aile inférieure est soumise à la com-pression n'est pas nécessaire si elles sont constituées d'un profilé PE ou HE d'une hauteur maximale de800 mm (Fe E 235) ou 600 mm (Fe E 355) et si la liaison est réalisée avec une dalle en béton d'épaisseurminimale 100 mm au moyen de goujons à tête (voir la figure 35c).

4 74 Compléments pour poutres solidarisées à une dalle mixte avec tôle profilée

4 74 1 Les prescriptions suivantes sont valables pour des hauteurs de nervures ha ≤ 80 mm et pour des gou-jons de diamètre d ≤ 19 mm, disposés selon la figure 36. Ces prescriptions ne peuvent être appliquéesaux connecteurs cloués sans études complémentaires.

Figure 36 Poutre mixte composée d'un profilé métallique et d'une dalle mixte

4 74 2 Les goujons pénétreront obligatoirement dans le béton de couverture (hD - ha ≥ 35 mm). Par poutre, ondisposera tout au plus deux rangées de goujons et, par nervure transversale, au plus deux goujons. Pourle recouvrement latéral des goujons situés dans les nervures des tôles profilées, on considérera lesdimensions de l'appareil de pose; pour des raisons statiques, ce recouvrement ne sera toutefois pas infé-rieur à 30 mm.

4 74 3 Si les nervures de la tôle profilée sont perpendiculaires à la poutre métallique, on déterminera la résis-tance ultime de la poutre et les efforts à reprendre par les connecteurs en ne considérant que la sectiondu béton recouvrant les nervures.

4 74 4 Si les nervures de la tôle profilée sont parallèles à la poutre métallique, on peut déterminer la résistanceultime en considérant le béton remplissant les nervures à condition que l'on en tienne également comptedans le calcul du nombre de goujons nécessaire.

4 74 5 Si les nervures sont parallèles à la poutre métallique, la résistance ultime en cisaillement VRD des goujonspeut être calculée selon les chiffres 4 72 4 et 4 72 5, à condition que la formule (65b) soit détermi-nante; dans les autres cas, la résistance ultime en cisaillement VRD doit être multipliée par le coefficientde réduction α selon la formule (66a). Lorsque les nervures sont perpendiculaires à la poutre métalliquele coefficient de réduction α doit toujours être considéré, selon la formule (66a) si les goujons sont dispo-sés en deux rangées et selon la formule (66b) si les goujons sont disposés en une seule rangée.

w, ha, hD : voir la figure 36

75

4 75 Aptitude au service

4 75 1 Des dispositions propres à limiter l'ouverture des fissures de la dalle en béton serontprises en tenant compte des prescriptions de la norme SIA 162, chiffre 3 33.

4 75 2 Dans les ponts, la somme des contraintes dans l'acier correspondant au déroulementde l'exécution de la mise en charge, compte tenu du poids propre de la structure por-teuse, des actions permanentes (y compris l'effet du retrait et du fluage) et de la valeurde courte durée des charges du trafic routier ou ferroviaire, ne dépassera pas 90% de lalimite d'élasticité.

4 75 3 Lors du calcul des flèches des poutres mixtes, on tiendra compte également du déroule-ment de l'exécution et de la mise en charge ainsi que de l'effet du fluage.

Les flèches des poutres mixtes à connexion totale peuvent être calculées en considérant la section com-plète du béton.

Dans les poutres mixtes à connexion partielle, on tiendra compte du glissement à l'interface acier béton.

Si la connexion n'est réalisée que pour réduire les flèches d'une poutre métallique supportant une dalle enbéton, on vérifiera que les connecteurs ne peuvent se rompre prématurément. Dans ce cas, aucun degréde connexion partielle minimal n'est prescrit; on disposera cependant des connecteurs souples.

4 76 Sécurité à la fatigue

La résistance à la fatigue des poutres comportant des connecteurs soudés relève du détail 6 de laplanche 4 de l'annexe A1; celle des goujons eux mêmes relève du détail 8 de la planche 5.

4 8 Dalles mixtes

4 81 Principes

4 81 1 Une dalle mixte est constituée d'une tôle profilée en acier solidarisée avec le béton decouverture. La tôle profilée est utilisée comme coffrage permanent capable de suppor-ter le poids du béton frais et les charges de construction.

4 81 2 Pour toutes les actions reprises par la tôle avant durcissement du béton, on observerales prescriptions du chiffre 4 4.

4 81 3 On veillera particulièrement aux actions pouvant apparaître pendant la phase de cons-truction en sus du poids du béton, telles que le poids des ouvriers et des engins de miseen place du béton, l'accumulation momentanée de béton, etc. On tiendra compte égale-ment des différentes phases de mise en place du béton, des effets dynamiques et del'effet de l'étayage des tôles.

4 81 4 Le champ d'application des dalles mixtes est le bâtiment, là où les sollicitations sont essentiellement sta-tiques. Pour les entrepôts, locaux de fabrication, etc., où des véhicules de manutention peuvent circuler,ainsi que pour les garages et surfaces soumises au trafic automobile, notamment les tabliers de pont, ontiendra compte des vibrations et des charges répétées, surtout en ce qui concerne la conservation de laliaison acier béton.

4 82 Liaison tôle profilée-béton

4 82 1 La transmission des efforts rasants à l'interface entre la tôle et le béton peut être assu-rée par connexion mécanique ou par ancrages d'extrémité.

4 82 2 La connexion mécanique est réalisée à l'aide de:

- bossages, crevés de la tôle ou similaires,- armatures soudées sur les nervures,- autres moyens de connexion mécanique répartis le long du profil.

76

4 83

4 82 3 Les ancrages d'extrémité sont constitués de connecteurs fixés sur les poutres supports à travers la tôle,par exemple des équerres clouées ou des goujons soudés.

4 82 4 Le comportement et la résistance ultime en cisaillement longitudinal doivent être déterminés par desessais de dalles en vraie grandeur ou par des essais de cisaillement sur éprouvettes.

4 83 Sécurité structurale

4 83 1 Les modes de rupture possibles des dalles mixtes sont la flexion, le cisaillement longitu-dinal, le cisaillement vertical et le poinçonnement.

4 83 2 Pour le calcul de la résistance ultime à la flexion des sections (élastique et plastique), on respectera lesprescriptions du chiffre 4 7.

4 83 3 La transmission des efforts rasants entre la tôle et le béton doit être vérifiée, en cas de dalle continue surplusieurs travées, on peut utiliser pour la vérification du cisaillement longitudinal une poutre simple équi-valente de portée égaIe à la distance entre points d'inflexion.

4 83 4 La résistance au cisaillement vertical VRb d'une dalle mixte pour une largeur égaIe à l'entraxe des nervuresde la tôle est donnée par :

VRb = τc⋅ w ⋅ ds (67)

4 83 5 La résistance ultime au poinçonnement VRp d'une dalle par une charge concentrée est donnée par :

VRp = τc⋅ u ⋅ hc (68)

τc : valeur de calcul de la contrainte tangentielle ultime du béton selon la norme SIA 162u : périmètre déterminant pour le poinçonnement selon la figure 37bhc : épaisseur de béton sur les nervures de la tôle

a) Dimensions de la tôle profilée et de la dalle b) Périmètre déterminant pour le poinçonnement

Figure 37 Dimensions de la tôle et de la dalle et périmètre déterminant pour le poinçonnement

4 83 6 Si les ancrages sont les seuls moyens de liaison (cas de tôles lisses), ils seront dimensionnés selon lemodèle de l'arc à sous-tirant.

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4 84 Aptitude au service

4 84 1 Lors du montage, la flèche de la tôle sous son poids propre et celui du béton frais ne dépassera pas L/180ou 20 mm, L étant la portée de la tôle. Si l'esthétique le permet, on pourra tolérer une flèche plus grande àcondition de tenir compte du poids supplémentaire de béton dû à la flèche de la tôle dans la vérificationde la sécurité structurale.

4 84 2 Le calcul de la flèche des dalles mixtes sera effectué en considérant la moyenne des rigidités des sec-tions mixtes non fissurée et fissurée du béton.

4 84 3 Lors du calcul des flèches des travées de rive des dalles mixtes, on tiendra compte du glissement pouvantintervenir à l'interface tôle profilée-béton.

4 84 4 La fissuration des dalles sur appuis intermédiaires sera prise en considération. Au cas où les dalles sontconçues comme une série de poutres simples, un treillis d'armature, dont l'aire de la section ne sera pasinférieure à 0.2% de l'aire de la section du béton situé au-dessus des nervures, sera disposé sur appuisintermédaires.

4 9 Poteaux mixtes

4 91 Principes

4 91 1 Un poteau mixte est constitué d'un profilé métallique enrobé partiellement ou totale-ment de béton ou d'un profil tubulaire rempli de béton et dont la partie creuse peut com-porter également un profilé métallique ou des armatures.

4 91 2 Une armature longitudinale et des étriers disposés selon les règles de la norme SIA 162sont indispensables pour les profils enrobés de béton sans enveloppe métallique. Lepourcentage d'armature longitudinale sera au minimum de 0.6%. Pour la valeur maxi-male, on se référera à la norme 162.

4 91 3 On choisira le type de béton de facon que la valeur de calcul fc de la résistance à la compression du bétonne soit pas inférieure à 13 N/mm

2 .

4 91 4 Le recouvrement des profilés enrobés pris en compte dans les calculs sera d'au moins 40 mm. Dans tousles cas, l'enrobage de l'armature sera conforme aux prescriptions de la norme SIA 162.

4 91 5 Les formules données dans ce chapitre sont valables à condition que la contribution du béton à la résis-tance ultime des sections mixtes ne dépasse pas 80%. Lorsque cette contribution est plus élevée, on utili-sera la norme SIA 162.

4 91 6 La vérification du voilement local n'est pas nécessaire si les conditions ci-dessous sont respectées :

4 91 7 La plus petite dimension des sections de poteaux mixtes ne doit pas être inférieure à 100 mm ou, pour lesprofils tubulaires rectangulaires, 80 ⋅ 100 mm.

4 92 Connexion acier-béton

4 92 1 L'acier de construction, le béton et l'armature sont liés solidairement pour résister aux sollicitations. Onnégligera le glissement relatif à l'interface acier béton.

4 92 2 L'introduction des forces dans les parties en acier ou en béton de la section mixte sera assurée par desdispositions pratiques réalisées dans la zone de la dalle.

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4 94

4 93 Sécurité structurale

4 93 1 La vérification de la sécurité structurale des poteaux mixtes doit être faite sur la based'un calcul tenant compte de l'effet du deuxième ordre. On prendra en considération ladiminution de la rigidité des sections due à la plastification ainsi qu'à la fissuration dubéton.

4 93 2 On tiendra compte des imperfections telles que les déformations initiales et les contraintes résiduelles enadmettant une flèche initiale équivalente analogue à celle du profil métallique, selon la figure 9.

4 93 3 Il est possible de calculer la résistance ultime au flambage NK d'un poteau mixte sollicité par un effort nor-maI centré à l'aide de la méthode simplifiée ci-dessous à condition que le pourcentage d'armature soitinférieur à 4%. L'effet du retrait du béton peut alors être négligé.

NK = κ ⋅ Npl Résistance ultime d'un poteau (charge de flambage) (69)

Cette charge de flambage est déterminée en fonction du coefficient d'élancement λ K du poteau comme

suit:

κ : coefficient de flambage déterminé selon le chiffre 3 252 4 en fonction de λ K et de la

courbe de flambage correspondant à la section métalliquefya : contrainte limite fy selon le chiffre 3 23 1fys, fc : contraintes limites selon les chiffres 4 71 5 et 4 71 4Aa, As, Ac : aires des sections respectives d'acier d'armature et de bétonIa, Is, Ic : moments d'inertie des sections respectives d'acier, d'armature et de bétonEa, Es, Ec : modules d'élasticité de l'acier de l'armature et du béton, Ec étant dépendant de la durée de

la charge (effet du fluage), avec Ec ≤ 7000 ⋅ (fc + 4)0.3

, en N/mm2

lK : longueur de flambage du poteau

4 94 Aptitude au service

La fissuration du béton sollicité à la traction sera prise en considération et une armature minimale seradisposée conformément aux prescriptions de la norme SIA 162. La vérification de la fissuration du bétonremplissant les profils tubulaires n'est pas nécessaire.

4 95 Renforcement des têtes de poteaux supportant des dalles plates en béton

4 95 1 Le renforcement métallique des têtes de poteaux a pour but d'empêcher le poinçonnement des dalles parles poteaux.

La répartition des efforts tranchants induits par la dalle le long du périmètre du renforcement sera effec-tuée selon la norme SIA 162, chiffre 3 25 403. Le cas échéant, on tiendra compte d'une répartition nonuniforme de l'effort tranchant. Le périmètre déterminant u s'obtient à partir des dimensions du renforce-ment augmentées de la moitié de la hauteur utile de l'armature de flexion, selon la norme SIA 162, figure13 et chiffre 3 25 405.

4 95 2 A l'intérieur du renforcement la reprise des efforts intérieurs provenant de la dalle doit être assurée ensatisfaisant les conditions d'équilibre et de compatibilité des déformations. On accordera une attentionparticulière à l'influence des éventuels évidements dans la dalle.

Dans le cas de poteaux de bord ou d'angle, les présentes règles de dimensionnement seront adaptées defaçon appropriées au périmètre déterminant réduit.

4 95 3 Etant donné que les renforcements métalliques de tête de poteaux sont déterminants quant à la sécuritéstructurale de la dalle en béton, une surveillance de la qualité des assemblages soudés est nécessaire.Pour les cordons de soudure, on fixera la classe de qualité QB; pour les soudures des profils de bordéventuels, la classe de qualité QC est suffisante.

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5 MATÉRIAUX

5 1 Généralités

Les aciers couramment utilisés en construction métallique sont décrits ci-après. Desaciers spéciaux peuvent être utilisés à condition qu'ils soient spécifiés de manière pré-cise et que leurs caractéristiques relatives à la résistance, à la ténacité et à la soudabilitépermettent, par analogie, l'application de la présente norme.

D'autres indications sont données au chapitre 5 de la norme SIA 161/1.

Pour les constructions mixtes acier-béton, les données concernant les matériaux de lanorme SIA 162 seront également prises en considération.

5 2 Aciers de construction

5 21 Aciers de construction standard et leurs caractéristiques

5 21 1 Les caractéristiques mécaniques et la composition chimique des aciers répondront enrègle générale aux exigences de la norme EN 10 025.

5 21 2 Pour les nuances d'acier les plus couramment utilisées, les caractéristiques mécaniquesselon la norme EN 10 025 sont données dans le tableau 16a. Pour les aciers à grain fin,les valeurs du tableau 16b peuvent être utilisées.

Tableau 16a Caractéristiques mécaniques des nuances d'acier les plus couramment utilisées (à l'état de livraison,exigences conformes à la norme EN 10 025)

80

5 21

Tableau 16b Caractéristiques mécaniques des aciers à grain fin (exigences extraites de la normeEN 10 113)

(1) Comparaison des désignations des nuances d'acier avec les anciennes désignations: voir chiffre1 2 8.

(2) Dans l'essai de traction selon la norme EN 10 002-1, définie comme limite supérieure d'élasticitéReH ou limite conventionnelle d'élasticité Rp0.2 à 0.2% d'allongement.

(3) Essai de traction selon la norme EN 10 002-1 (valeurs maximales, voir norme SIA 161/1, tableau12a).

(4) Pour les profilés et laminés marchands d'une épaisseur nominale supérieure à 100 mm, ces valeursne sont valables que si convenu avec l'aciérie.

(5) Pour les produits en acier du groupe de qualité B, la résilience ne sera controlée que si cela a étéconvenu avec l'aciérie.

(6) Cette qualité d'acier n'entre en ligne de compte que pour les produits longs (profilés et barres).

(7) La nuance d'acier Fe E 275 est utilisée avant tout pour les profilés creux.

(8) Pour éviter toute confusion entre aciers de construction et aciers à grain fin, il est indispensable depréciser le groupe de qualité.

(9) L'acier Fe E 460 KTN est également livrable sous forme de profilés en acier à grain fin de la qualitéQST (traité thermiquement). L'endroit du préIèvement des éprouvettes pour les contrôles mécani-ques doit être convenu spécialement.

(10) t: perpendiculaire à la direction de laminage (valable seulement si convenu avec l'aciérie), l: parallèleà la direction de laminage.

(11) Sur éprouvettes ISO entaillées en V; procédure d'essai selon la norme EN 10 045-1.

5 21 3 Les résistances et les autres caractéristiques mécaniques des aciers d'épaisseur nomi-nale supérieure à 250 mm (100 mm pour les aciers à grain fin) ainsi que la résilience desprofilés d'épaisseur nominale supérieure à 100 mm doivent être spécifiées pour chaquecas particulier.

5 21 4 Pour les produits plats, les exigences supplémentaires concernant les caractéristiques prises dans lesens de l'épaisseur, c'est à dire perpendiculairement à la surface, seront également fixées lors de la com-mande.

Les matériaux de plus de 30 mm d'épaisseur sollicités à la traction dans le sens de l'épaisseur (par exem-pIe les plaques frontales d'assemblages résistant à la flexion) doivent être si possible commandé en unequalité spéciale (par exemple qualités z selon les conditions de livraison des fers et aciers de la normeSEL 096 du «Verein Deutscher Eisenhüttenleute»). Ils doivent pour le moins faire l'objet d'un contrôle parultrasons pour détecter la présence éventuelle de doublures et d'inclusions grossières. Celles ci devrontêtre éliminées par découpage de la zone défectueuse.

5 21 5 Pour les aciers provenant de stocks dont la qualité n'est pas déterminée avec certitude, on peut normale-ment admettre les caractéristiques de l'acier Fe E 235 B. En cas de doute, les caractéristiques indiquéesdans le tableau 16a doivent être prouvées.

5 21 6 Pour le fil machine, la norme EN 10 016 est applicable.

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5 22 Valeurs de calcul

5 22 1 On admettra dans les calculs les valeurs suivantes des propriétés physiques, valablesaux températures usuelles:

Masse volumique ρ = 8000 kg/m3 (larges plats et tôles)ρ = 7850 kg/m3 (autres produits en acier)

Charge volumique γ = 80 kN/m3 (larges plats et tôles)γ = 78.5 kN/m3 (autres produits en acier)

Module d'élasticité E = 210 kN/mm2 (pour traction, compression,flexion)

Module de glissement G = 81 kN/mm2

Coefficient de contractionlatérale ν = 0.3Coefficient de dilatationthermique αT = 10-5 K-1 (= 10-5/°C)

Pour des calculs plus précis, la valeur suivante du coefficient de dilatation peut être utilisée:αT = (11.2 + 0.01 T) ⋅ 10

-6/°C, valable pour -100 °C ≤ T ≤ 700 °C.

5 22 2 Les contraintes limites pour la détermination de la résistance ultime sont indiquées auchiffre 3 23.Les petites différences entre contraintes limites et caractéristiques mécaniques des matériaux, en parti-culier dans la catégorie d'épaisseurs 16 à 40 mm, sont basées sur un souci de simplification et de préven-tion des erreurs.

5 23 Choix du groupe de qualité (ténacité et soudabilité)

5 23 1 Dans les zones de sollicitations par traction d'éléments porteurs ou dans les zones solli-citées par des états de contraintes multiaxiaux, les aciers doivent répondre à des exi-gences de ténacité.

5 23 2 La ténacité d'un élément porteur est une mesure de sa résistance à la rupture fragilesous effets brusques tels que grande vitesse de sollicitation et basse température.

5 23 3 Les caractéristiques relatives à la ténacité des aciers des groupes de qualité B, C, D etDD sont définies par la résilience donnée dans le tableau 16a.

5 23 4 Un premier choix du groupe de qualité d'acier peut être fait à l'aide des indications dutableau 17.

Tableau 17 Choix du groupe de qualité des aciers de construction

82

5 23

5 23 5 Une ténacité suffisante est particulièrement importante dans le cas d'éléments de cons-truction soudés constitués de matériaux de forte épaisseur, comportant des contraintesrésiduelles élevées, ayant subit un façonnage à froid, comprenant des angles rentrantsaigus ou sollicités de facon dynamique. C'est la raison pour laquelle, le cas échéant, desqualités supérieures à celles indiquées dans le tableau 17 peuvent être exigées.

Lors du choix du groupe de qualité, on tiendra aussi compte des possibilités de livraison, des particulari-tés de la fabrication et du montage ainsi que de la classe de qualité exigée des soudures.

5 23 6 Lors de l'utilisation éventuelle d'acier à très haute résistance, le choix des qualités peut être fait à l'aidedes indications des tableaux 14 et 15 de la norme SIA 161/1.

5 23 7 La soudabilité des aciers des groupes de qualité B, C, D et DD est en général assuréepour tous les procédés de soudage. La soudabilité s'améliore du groupe de qualité B augroupe de qualité DD en même temps que la ténacité s'accroît.

Pour éviter les confusions, l'équivalent-carbone CEV de l'acier pour éléments de cons-truction soudés doit être convenu comme suit lors de la commande:

- CEV ≤ 0.41 pour les nuances d'acier Fe E 235 et Fe E 275- CEV ≤ 0.47 pour la nuance d'acier Fe E 355

La valeur CEV est déterminée à l'aide des résultats de l'analyse de coulée en aciérie oudes certificats de contrôle, de la facon suivante:

CEV = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15,

L'accroissement de l'épaisseur et celui de la résistance à la traction augmentent la ten-dance à la formation de tapures dans la zone de transformation qui présente des con-traintes résiduelles élevées. Dans de tels cas, le choix de mesures appropriées lors destravaux de soudage (voir le chiffre 6 31 3) est tout aussi important que le choix dumatériau.

5 23 8 Lors de la conception des détails de construction, il faut tenir compte du fait que certains matériaux nepeuvent pas être soudés ou seulement en respectant des conditions très strictes:

- soudage interdit pour les aciers de précontrainte, tiges d'ancrage, boulons à haute résistance- les aciers à haute teneur en carbone (par exemple Fe 490-2, 590-2, 690-2 selon la norme EN 10 025)

ne peuvent être soudés que dans des conditions particulières- aciers spéciaux (voir aussi la norme SIA 161/1, tableau 15 pour les épaisseurs maximales, acier

Fe E 460)- pour le soudage d'armatures, voir les conditions dans la norme SIA 162, chiffres 6 03 3 et 6 03 4- soudage interdit pour les profils en acier coulé en coulée continue non traités tant qu'aucun contrôle

de procédé n'a été effectué pour la livraison concernée (voir le chiffre 5 8 2).

Le programme de contrôle tiendra compte des mesures de protection nécessaires.

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5 3 Aciers moulés et aciers forgés

5 3 1 Pour les éléments en acier moulé, en acier coulé en coulée continue et en acier forgé, lesexigences seront fixées de manière détaillée lors de la commande du matériau. Pourl'acier moulé, on fixera des exigences minimales de résilience. Pour l'acier coulé en cou-lée continue, on prêtera une attention particulière à la sensibilité à la rupture fragile et lechoix du matériau sera effectué en fonction des essais de soudabilité indispensables.On respectera les valeurs généralement réduites de la résistance des pièces épaissesen acier moulé et forgé. Les critères d'exigence sont définis dans les normes spécialesrelatives à l'acier moulé, à l'acier coulé en coulée continue et à l'acier forgé.

5 3 2 Pour les pièces forgées, la norme EN 10 030 est applicable.

5 4 Boulons

Les aciers pour boulons de charpente métallique, pour boulons à haute résistance etpour les types spéciaux, tels que rivets à anneaux et boulons ajustés, doivent répondreaux exigences du tableau 18. En outre, le matériau des boulons, des écrous et des ron-delles doit correspondre aux prescriptions de la norme SN/ISO 898.

Tableau 18 Exigences relatives au matériau des boulons (conformément à la norme SN/ISO 898)

(1) Identique à la valeur de calcul de la résistance à la traction du boulon fu,B.(2) Les boulons protégés par métallisation doivent être passivés.(3) La limite d'élasticité est définie ici comme étant la contrainte à un allongement permanent de 0.2%

(limite apparente d'élasticité).(4) Selon la norme SN/ISO 898, les valeurs minimales de résistance des boulons 8.8 (> M 16) ainsi que

10.9 sont environ 4% plus élevées, mais ceci n'est pas pris en compte dans les calculs.

(5) Déterminé sur éprouvette courte et lisse avec Lo = 5 65 0. .A

5 5 Soudures - Métal d'apport

5 5 1 La limite d'élasticité, la résistance à la traction, l'allongement de rupture et la résiliencede la zone affectée par la soudure doivent atteindre les valeurs minimales prescritespour le matériau de base.

5 5 2 Le choix du métal d'apport se fera en fonction du matériau de base à souder et des paramètres de sou-dage (voir le chiffre 6 31 2).

5 5 3 Les caractéristiques technologiques du métal déposé seront déterminées selon la norme ISO 2560.

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5 8

5 6 Goujons, goujons filetés et tiges

L'acier des goujons, des goujons filetés et des tiges doit répondre aux exigences figu-rant dans le tableau 19.

Tableau 19 Exigences pour le matériau des goujons, des goujons filetés et des tiges

(1) Identique à la valeur de calcul de la résistance à la traction.(2) Détermine sur éprouvette courte avec L0 =5.65 A 0

5 7 Aciers pour façonnage à froid

5 7 1 Les aciers pour éléments façonnés à froid doivent posséder des caractéristiques de résistance garantieset une déformabilité suffisante, adaptée au type de façonnage envisagé et à la forme du profil (voir aussile chiffre 4 41 2).

5 7 2 Les aciers utilisés doivent répondre aux exigences de qualité de la norme EN 10 025, compte tenu du pro-cédé de façonnage envisagé. Pour les tôles minces, on appliquera l'EURONORM 130-77, et pour les tôlesgalvanisées, l'EURONORM 147-79.

D'autres exigences concernant les matériaux sont énoncés dans la norme SIA 161/1, chiffre 5 7.

5 8 Commande et réception des matériaux

5 8 1 Le groupe de qualité, provisoirement choisi selon le tableau 17, sera indiqué dans lesdocuments de soumission. Le choix définitif des qualités d'acier sera stipulé avant lacommande des matériaux.

5 8 2 Pour les matériaux non standard, les caractéristiques requises relatives à la résistance et à la ténacité doi-vent être mentionnées dans les documents de soumission (voir aussi le chiffre 5 21 3).

Dans de tels cas, la commande de matériaux doit être accompagnée d'une spécification décrivant lescaractéristiques, les contrôles et les certificats de contrôle.

Pour des sections pleines dont l'épaisseur dépasse 250 mm, destinées à des constructions soudées, lerespect des exigences devra être confirmé par contrôle de procédé de soudage effectué dans le cadre dela réception des matériaux (voir le chiffre 6 31 2).

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5 8 3 Pour les ponts ferroviaires, ponts routiers, conduites forcées et autres constructionssollicitées à la fatigue, la qualité des matériaux doit être prouvée par des certificats decontrôle selon l'EURONORM 21, art. 4.2.2.

Les certificats de contrôle de réception selon l'EURONORM 21, art. 4.3.2.3.1 (respectivement la normeDIN 50 049, art. 3.1), servent de justificatifs aux contrôles de coulée respectifs. Ces résultats doivent cor-respondre aux valeurs nominales des caractéristiques mécaniques et chimiques requises selon les nor-mes de matériaux (voir aussi les tableaux 16a et 16b).

Les matériaux portant un poinçon permettant une identification sans équivoque et pour lesquels existentdes certificats de contrôle de reception selon l'EURONORM 21, art. 4.3.2.3.1, peuvent être prélevés surstock.

Si les tonnages sont importants, on peut effectuer la réception aux aciéries selon l'EURONORM 21, art.4.3.2.3.1. Cette manière de procéder doit cependant ressortir clairement des documents de soumissionqui devront également préciser le nombre et le type d'éprouvettes à préIever sur chaque unité d'essai(coulées jusqu'à 60 t ou lots jusqu'à 30 t).

Si aucun certificat de contrôle de réception n'a été établi, les matériaux doivent être examinés par unlaboratoire d'essai neutre disposant des installations appropriées garantissant une exécution des essaisconforme aux normes et objective.

5 8 4 Les matériaux pour moyens d'assemblage, tels que les métaux d'apport, les boulons etles rivets à anneaux, doivent être en principe contrôlés par les fabricants.

Dans des cas particuliers, un certificat de contrôle de réception peut être exigé. Une réception en usineou un contrôle des produits peut être exigé, pour autant que cela soit stipulé dans les documents de sou-mission. Dans ce cas, tous les produits utilisés doivent provenir de la livraison contrôlée.

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6 2

6 FABRICATION ET MONTAGE

6 1 Généralités

6 1 1 Les prescriptions suivantes contiennent les exigences minimales concernant la fabrica-tion et le montage, à satisfaire pour tous les ouvrages. D'éventuelles exigences plussévères, spécifiées dans le plan de sécurité et le programme de contrôle, devront êtreprécisées dans les documents de soumission.

6 1 2 Les exigences vis-à-vis de parties de construction et de points d'attache existants, parexemple des prescriptions de tolérance, les résistances nécessaires en fonction dumode de montage et les délais de mise à disposition pour celui-ci, doivent être conve-nues et communiquées à temps.

6 1 3 On veillera à ce que les pièces ne soient ni endommagées, ni sollicitées de manièreexcessive durant la fabrication, le transport et le montage.

6 2 Qualification de l'entrepreneur et catégories d'élémentsde construction

6 2 1 La fabrication et le montage nécessitent des installations appropriées et des spécia-listes formés en conséquence. Ceci est valable en particulier pour les travaux de sou-dage. L'exécution doit correspondre aux exigences fixées pour la structure porteuse.

6 2 2 Les structures porteuses seront classées selon les catégories d'éléments de construc-tion S1 et S2 afin de distinguer entre exigences supérieures et normales à l'égard desentreprises de construction métallique.

6 2 3 La classification des éléments de construction dans les catégories S1 et S2 sera faite selon le tableau 20.Des exceptions peuvent être faites si les cas sont justifiés. Une structure porteuse peut comporter deséléments de construction des deux catégories.

Tableau 20 Critères de classification en catégories d'éléments de construction

6 2 4 La qualification de l'entrepreneur de construction métallique doit être vérifiée avant l'ad-judication. Il est vivement recommandé d'exiger, de la part de l'entrepreneur exécutant,un certificat d'exploitation reconnu pour la catégorie spécifiée.

6 2 5 La qualification des entrepreneurs de construction métallique est attestée par le certifi-cat d'exploitation S1 pour des exigences supérieures correspondant à la catégorie d'élé-ments de construction S1, et par le certificat d'exploitation S2 pour des exigences nor-males correspondant à la catégorie S2 (voir modèle de formule en annexe à la normeSIA 161/1).

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6 2 6 Les certificats d'exploitation S1 et S2 sont délivrés par le Laboratoire fédéral d'essaisdes matériaux et de recherches (EMPA) à Dübendorf, le Laboratoire de métallurgie dessoudures (LS) de l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) ou encore parl'Association suisse pour la technique du soudage (ASS) à Bâle, à la demande de l'entre-preneur et dans le cadre d'une inspection d'entreprise. Les certificats d'exploitationsont valables trois ans au plus et peuvent être prolongés moyennant une nouvelleinspection. La SIA tient un registre public des certificats délivrés.

D'autres certificats sont reconnus si leur équivalence est certifiée par l'une des institu-tions ci-dessus (1).

6 3 Exécution des assemblages soudés

6 31 Généralités

6 31 1 Les détails de construction doivent être concus en accord réciproque avec les procédésde soudage et les méthodes de contrôle choisis. La conception des assemblages doitpermettre en particulier l'application des méthodes de contrôle prévues.

6 31 2 L'aptitude au soudage doit être évaluée en tenant compte de la soudabilité du matériau,des possibilités de soudage (fabrication) et de la conception des joints. Le comporte-ment des matériaux de base et des matériaux d'apport en fonction de certains paramè-tres de soudage (type de cordon, position et procédé de soudage, etc.) peut être évaluéà l'aide d'un essai de procédé (selon la norme ISO 9606/1 ou essai similaire).

6 31 3 Des mesures particulières sont nécessaires pour les travaux de soudage de pièces deforte épaisseur, de même que pour des températures de matériau inférieures à +5 °C(soudures de montage en particulier).

Les pièces sont de forte épaisseur si :t > 30 mm pour les aciers de construction jusqu'à Fe E 355t > 25 mm pour les aciers à plus haute résistance

De telles mesures comprennent notamment:- le préchauffage et le traîtement thermique après soudage- le contrôle des températures durant le soudage- le contrôle de l'énergie de soudage par unité de longueur- la prise en considération de spécifications particulières du fournisseur- l'ordre d'exécution des cordons de soudure

6 31 4 Dans tous travaux de soudage, le séchage des matériaux d'apport selon les instructions du fabricant ainsique la protection et le séchage de l'emplacement de soudage sont considérés comme des mesures indis-pensables.

6 31 5 Le soudage sous flux de poudre engendre une grande profondeur de pénétration. La hauteur du triangleinscrit dans le cordon d'angle (appelée dimension géométrique de gorge ageom) peut être 2 mm plus

petite que la dimension de gorge nécessaire calculée areq (voir la figure 38).

On justifiera par des essais toute réduction plus importante ou une réduction similaire pour d'autres pro-cédés de soudage.

(1) Le grand et le petit certificat d'aptitude (Grosser und Kleiner Eignungsnachweis) selon la norme DIN18 800 partie 7 et DIN 8563 partie 10 sont considérés comme équivalents au certificat d'exploitation S1,avec éventuellement des limitations pour le petit certificat (Kleiner Eignungsnachweis).

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aef ≥ ageom + 2 mm ≥ areq

aef : dimension de gorge participante, y compris la profondeur de pénétrationageom : dimension géométrique de gorge

areq : dimension de gorge nécessaire (valeur nominale calculée au chiffre 3 24 3)

Figure 38 Dimension géométrique de gorge ageom en cas de soudage sous

flux de poudre

6 34

6 32 Oualité des cordons de soudure

6 32 1 Selon le chiffre 3 243 3, les cordons de soudure seront classés dès la phase de dimen-sionnement dans l'une des quatre classes de qualité QA à QD, en vue de fixer les exi-gences de qualité. Ces classes de qualité sont:

QA Qualité spéciale- pour les cordons fortement sollicités dans des éléments de construction spé-

ciaux, hormis les charpentes métalliques usuelles, par exemple les conduitesforcées, les éléments de centrales nucléaires à hautes exigences de sécurité.

QB Qualité supérieure- pour les soudures complètement pénétrées dans les éléments où la plastifica-

tion des sections est admise- pour toutes les soudures dont la rupture aurait des conséquences graves- pour les détails de construction où la résistance à la fatigue est fortement mise

à contribution.

QC Qualité normale- pour les soudures complètement pénétrées dans des éléments où les sections

restent élastiques- pour les cordons d'angle porteurs (cas normal)- pour les détails de construction où la résistance à la fatigue est faiblement mise

à contribution.

QD Qualité minimale- pour les soudures faiblement sollicitées- pas autorisé en cas de fatigue, de chocs, de températures inférieures à

-10°C.6 32 2 Lors de l'affectation des cordons de soudure à une classe de qualité, on tiendra aussi compte des exigen-

ces relatives à la ductilité. Les chocs, les basses températures et les contraintes résiduelles élevéesnécessitent des cordons de soudure à faible effet d'entaille.

6 32 3 La norme SIA 161/1 contient les indications suivantes relatives aux quatre classes de qualité:

- valeurs limites des critères d'évaluation des configurations externe et interne des cordons de soudure(critères de contrôle, estimation des défauts)

- comparaison avec d'autres normes- indications relatives au choix des classes de qualité par rapport aux coûts relatifs, à la conception des

détails de construction et à la position de soudage- mesures minimales à prendre lors de la fabrication- conditions pour le contrôle des soudures, par exemple exigences relatives à l'état des surfaces- exécution des contrôles, par exemple méthodes et étendue.

6 33 Réparation des cordons de soudure

Les cordons de soudure qui ne remplissent pas les exigences de la classe de qualité spécifiée devrontêtre réparés puis recontrôlés. On respectera les conditions des chiffres 6 31 et 6 32. Par souci de sécu-rité et d'économie, on peut renoncer à une réparation dans certains cas limites, après une évaluation pré-cise de la situation (voir chiffre 7 5 11).

6 34 Soudage des goujons

INSTRUCTIONS RELATIVES À L'UTILISATION6 34 1 En règle générale, les goujons sont soudés sur des pièces métalliques par arc électrique avec amorçage

par recul du goujon; les soudures en cordons d'angle exécutées manuellement ou semi-automatiquementpeuvent aussi être utilisées. Dans la zone du soudage, le métal de la tige du goujon doit être à nu, c'est-à-dire sans peinture ni zingage.

INSTRUCTIONS RELATIVES À L'EXÉCUTION

6 34 2 Une puissance électrique suffisante et des sections de câble correspondantes doivent être disponiblespour le soudage; il faudra faire attention aux fluctuations du réseau.

6 34 3 Les exigences pour l'aptitude du matériau de base au soudage des goujons à basse température sont lesmêmes que pour le soudage à l'arc (voir le chiffre 6 31 3).

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6 34 4 Dans la zone de soudage, la surface de la pièce ne doit pas présenter de traces d'humidité, d'eau, d'huile,de graisse, de poussière ou de rouille. L'épaisseur maximale d'une éventuelle couche de fond ne devraitpas dépasser 30 µm dans la zone de soudage.

6 34 5 Avant le soudage de goujons sur des poutres recouvertes d'une tôle profilée, il est conseillé de découperun morceau de tôle à l'endroit de la soudure (par exemple par poinçonnage ou fraisage). Au cas où lesgoujons servent d'ancrage d'extrémité de dalles mixtes, le soudage doit être fait à travers la tôle profiléesans découpage.

6 34 6 Des soudures d'essais sur l'ouvrage devraient être faites avant de commencer les travaux de soudage;elles seront contrôlées.

6 34 7 De préférence, aucune protection contre la corrosion ne sera appliquée sur les goujons pour les construc-tions mixtes acier-béton.

RÉPARATIONS

6 34 8 Les goujons dont le bourrelet de soudure n'est pas complètement formé peuvent être réparés avec uncordon d'angle d'épaisseur correspondante, à l'emplacement défectueux. On utilisera pour cela des élec-trodes enrobées pauvres en hydrogène (électrodes basiques par exemple) ou un matériau d'apport équi-valent.

6 4 Exécution des assemblages boulonnés

6 41 Généralités

6 41 1 Dans les tôles et profilés en acier des nuances selon les tableaux 16a et 16b, les trousdoivent être exécutés par perçage ou poinçonnage. Dans les éléments de constructionsollicités à la fatigue, seul le perçage doit être utilisé. Le poinçonnage n'est admis quepour des épaisseurs de matériaux inférieures ou égaIes à 25 mm. En outre, le diamètredes trous ne doit pas être inférieur à l'épaisseur du matériau.

6 41 2 En règle générale, les dimensions des moyens d'assemblage correspondront aux normes en usage enconstruction métallique.

6 41 3 Le jeu diamétral entre le trou et la tige du boulon est généralement de 2 mm pourd ≤ 24 mm et de 3 mm pour d > 24 mm.

6 41 4 Les entraxes usuels et minimaux des boulons sont donnés dans le tableau 5 selon les désignations de lafigure 4 (voir chiffre 3 242 12).

6 41 5 Dans les joints et attaches d'éléments d'épaisseurs différentes, les jeux de plus de2 mm seront compensés par des fourrures. Pour les boulons précontraints, on appli-quera le chiffre 6 42 3.

6 41 6 Lorsque des actions périodiques, variant rapidement, sont susceptibles de se produire,on prendra des mesures appropriées contre le desserrement des écrous.

Les écrous des boulons totalement précontraints sont en général déjà assurés par leserrage initiaI.

6 42 Assemblages par frottement

GÉNÉRALITÉS

6 42 1 Les prescriptions suivantes sont applicables aux assemblages par frottement, réalisésau moyen de boulons à haute résistance précontraints ou d'autres moyens d'assem-blage précontraints équivalents.

6 42 2 La mise en tension des boulons et son contrôle seront effectués par des moyens appro-priés. L'efficacité d'autres moyens d'assemblage doit être démontrée.

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6 5

SURFACES DE CONTACT

6 42 3 Avant le serrage des boulons, les surfaces de contact doivent plaquer correctement afin de garantir laqualité de l'assemblage précontraint. L'effet de levier doit être pris en considération (voir les figures 2aet 2b).

6 42 4 Lors de l'exécution, on prendra toutes les mesures nécessaires pour obtenir le coefficient de frottementspécifié dans les documents de soumission et sur les plans, et assurer son maintien dans le temps.

Les assemblages exposés aux intempéries et dont les surfaces de contact ne sont pas protégées doiventêtre rendus parfaitement étanches.

RONDELLES

6 42 5 Pour chaque boulon, on disposera une rondelle de la classe 8.8 du côté où l'on serre.

MISE EN TENSION DES BOULONS

6 42 6 L'effort de précontrainte doit atteindre au moins la valeur de calcul PB donnée au chiffre 3 35 5 par laformule (32).

6 42 7 Les boulons sont mis en tension par serrage de l'écrou ou exceptionnellement par serrage de la tête,selon les procédés suivants.

Mesure du couple de serrage: le couple de serrage correspondant à l'effort de précontrainte requis seraindiqué par le fabricant ou déterminé par des essais. Le frottement dans le filetage des boulons utilisésdoit être connu de façon sûre ou, si nécessaire, contrôlé sur le chantier au moyen d'un appareillage appro-prié. On utilisera des outils de serrage capables d'introduire le couple prescrit avec une précision de± 5%; leur étalonnage doit être vérifié avant chaque utilisation. On tiendra compte de la dispersion desdifférents facteurs en choisissant un effort de précontrainte 10% plus élevé que la valeur minimale pres-crite au chiffre 6 42 6.

Procédé combiné: Dans une première phase, on introduit environ 75% du couple requis pour une précon-trainte totale des boulons puis, dans une deuxième phase, on serre d'un quart de tour supplémentaire jus-qu'à plastification des boulons; ces derniers ne peuvent dès lors plus être réutilisés.

6 42 8 Pour les assemblages hybrides, comportant des boulons et des cordons de soudure, on choisira les sé-quences d'exécution en tenant compte du retrait de soudage.

6 43 Assemblages par boulons précontraints sollicités à la traction

6 43 1 Pour les assemblages par boulons précontraints sollicités à la traction, le coefficient de frottement nejoue pas de rôle. Par conséquent, les surfaces de contact n'ont pas besoin d'être traitées spécialement.

6 43 2 Un léger gauchissement dû au soudage des plaques frontales est toléré, pour autant qu'il n'ait pas d'effetdéfavorable (voir les figures 2a et 2b).

6 43 3 Pour la mise en tension, on respectera les chiffres 6 42 6 et 6 42 7.

6 43 4 Dans les assemblages en traction sollicités statiquement, une précontrainte partielle égale au 60% de lavaleur selon le chiffre 6 42 6 est suffisante.

6 5 Contreflèches

6 5 1 Les contreflèches doivent être réalisées par un débitage adéquat des éléments constitu-tifs ou par points de chauffe. On peut procéder par dressage mécanique, pour autantque les déformations nécessaires soient faibles.

6 5 2 On n'exécutera que des contreflèches supérieures à 0 025. ,l mais pas inférieures à10 mm, où l désigne la portée en mm.

91

6 6 Tolérances

GÉNÉRALITÉS

6 6 1 En construction métallique, on observera en général les prescriptions de tolérance don-nées ci-dessous sous la forme d'écarts limites.

Si, pour des cas spéciaux, on requiert des exigences plus sévères, on les spécifiera dansles documents de soumission et sur les plans.

On appelle écart la différence entre la cote effective et la cote théorique correspondante. L'écart limite estnormalement le même de part et d'autre de la cote théorique.

6 6 2 Toutes les cotes théoriques figurant sur les plans se rapportent à une température de+ 10 °C, sauf indication contraire (température moyenne en service par exemple).

Des possibilités de réglage suffisantes seront prévues lors de l'élaboration du projet. Ilsera tenu compte de la température effective de l'élément de construction lors de lafabrication et du contrôle dimensionnel.

PRESCRIPTIONS DE TOLÉRANCES POUR LA FABRICATON DES ÉLÉMENTS DECONSTRUCTION

6 6 3 Les prescriptions de tolérance concernant la fabrication sont contenues dans lestableaux 21 à 26 ci-après.

La précision des assemblages soudés est fixée par les valeurs limites de la norme SIA 161/1 en fonctionde la classe de qualité des soudures.

Des recommandations internationales existent concernant la précision dans la préparation des cordonsde soudure. Le respect de ces recommandations facilite celui des valeurs limites des critères d'évaluationde la norme SIA 161/1.

Figure 39Ecarts de montagedes poteaux

Figure 40Ecarts de montagedes poutres

PRESCRIPTIONS DE TOLÉRANCE POURLE MONTAGE D'ÉLÉMENTS ISOLÉSAVANT LA MISE EN CHARGE

6 6 4 Poteaux:- écart par rapport à l'implantation théorique

dans chaque directionr ≤ 10 mm

- faux aplombp ≤ 0.0035 h

- écart sur les entraxes voisins≤ ± 10 mm

6 6 5 Poutres:- écart de montage en cas d'attache centrée

∆ ≤ 5 mm- écart sur les entraxes des poutres voisines

≤ ± 10 mm- écart de niveau entre poutres voisines (mesuré aux appuis

sur les poteaux, sur l'arête supérieure des poutres)≤ ± 5 mm

92

6 6

Tableau 21 Prescriptions de tolérance relatives aux sections

93

Tableau 22 Prescriptions de tolérance relatives aux éléments isolés

94

6 6

Tableau 23 Prescriptions de tolérance relatives aux âmes et raidisseurs

95

Tableau 24 Prescriptions de tolérance relatives aux trous, découpes et chants de coupe

96

6 6

Tableau 25 Prescriptions de tolérance relatives aux joints de poteaux et plaques de base fabriqués enatelier

Tableau 26 Prescriptions de tolérance relatives aux voies de roulement de ponts roulants

97

PRESCRIPTIONS DE TOLÉRANCE SUR LES COTES GLOBALESDES CHARPENTES MÉTALLIQUES APRÈS MONTAGE

6 6 6 Les prescriptions de tolérance sur les dimensions de l'ouvrage, en plan et en élévation,résultant des imprécisions de fabrication et de montage, sont les suivantes:

pour L ≤ 30 m ∆L ≤ ± 20 mm

pour L > 30 m ∆L ≤ ± L + 504

[mm]

L : désigne la dimension totale dans la direction considérée (en m)

6 6 7 Dans les parties d'ossatures métalliques sur lesquelles viennent se fixer des élémentsrigides d'autre provenance, l'écart limite est de ± 8 mm, sauf accord particulier.

6 6 8 Dans les voies de roulement de ponts roulants, on respectera les prescriptions de tolé-rance du tableau 26, sauf accord particulier.

6 7 Protection de surface

6 7 1 Les prescriptions relatives à la protection des surfaces soumises à la corrosion sontcontenues dans la norme SN 555 001 et doivent être respectées lors de l'exécution.

6 7 2 Il faut en particulier:- évaluer les actions pouvant entraîner de la corrosion- choisir un système approprié de protection contre la corrosion- préciser les exigences relatives à la préparation des surfaces, l'épaisseur des cou-

ches et l'adhérence- préciser la durée admissible d'exposition aux intempéries pour la couche de fond.

6 7 3 La protection de surface n'est en règle générale pas nécessaire dans les constructions provisoires.

6 7 4 Dans les assemblages par frottement, les surfaces de contact seront traitées selon le chiffre 6 42 4.

6 7 5 Les surfaces intérieures des caissons et des tubes hermétiquement fermés ne nécessitent pas de protec-tion.

6 7 6 Les éléments destinés à être zingués à chaud doivent être conçus à cet effet.

6 8 Contrôles

6 81 Généralités

6 81 1 La surveillance de la qualité par l'entrepreneur de construction métallique comprend lecontrôle de la qualité des matériaux, de même que la surveillance continue des travauxen atelier et sur le chantier. Elle s'exerce, en règle générale, selon un plan qualité.

6 81 2 Les résultats du contrôle de la qualité doivent être accessibles à la direction des travauxet consignés dans des procès-verbaux qui feront partie des documents de réception del'ouvrage.

98

6 91

6 81 3 La surveillance de l'exécution dans le cadre de l'assurance qualité, exercée par la direc-tion des travaux, résulte du programme de contrôle et doit tenir compte du mode, del'ampleur et des résultats de la surveillance de la qualité effectuée par l'entrepreneur deconstruction métallique.

La surveillance exercée par la direction des travaux comprend normalement un examenvisuel et une vérification par sondage des dimensions de la construction, de même quela consultation des procès-verbaux de contrôle de l'entrepreneur de construction métal-lique.

6 82 Contrôles particuliers éventuels

MATÉRIAUX

6 82 1 Contrôle des certificats d'usine et des poinçons des matériaux utilisés. Pour les autres contrôles, voir lanorme SIA 161/1.

ASSEMBLAGES BOULONNÉS

6 82 2 Contrôle de la disposition et du diamètre des trous ainsi que de la qualité des boulons. Pour les assembla-ges par frottement, contrôle de la propreté, de la rugosité et du bon contact des surfaces. Contrôle del'étalonnage de la clé dynamométrique et du serrage des boulons précontraints (mesure du couple ou del'angle de rotation, voir le chiffre 6 42 7).

TRAVAUX DE SOUDAGE

6 82 3 Les contrôles qui s'y rapportent sont décrits dans la norme SIA 161/1, chapitres 3 et 4.

DIMENSIONS

6 82 4 Contrôle de la concordance avec les plans et les prescriptions de tolérance. Contrôle de la planéité dessurfaces de contact, voir le chiffre 6 42 3.

MONTAGE

6 82 5 Contrôle des mesures de sécurité et de leur respect. Supervision de l'implantation et du nivellement de laconstruction ainsi que des contreflèches.

PROTECTION DE SURFACE

6 82 6 Il suffit en général de contrôler le type, la qualité et la composition de la protection de surface, la rugositéet la propreté des surfaces avant l'application du revêtement, le respect de l'épaisseur minimale des cou-ches, du programme d'application des peintures, des temps de séchage et des mesures de protection-contre la poussière durant le séchage (voir la norme SN 555 001).

6 9 Directives complémentaires pour ponts routierset ponts ferroviaires

6 91 Usinage du matériau en atelier

6 91 1 Si nécessaire, les tôles et les profilés seront dressés avant traçage et usinage. Le dressage sera effectuésans endommager l'acier.

Il est interdit d'effectuer le dressage des éléments de contruction à des températures comprises entre290 °C et 380 °C et de refroidir brusquement les points de chauffe.

99

6 91 2 Le découpage des tôles ou profilés peut se faire au chalumeau (oxycoupage) ou au moyen d'autres procé-dés, pour autant que ces derniers garantissent des surfaces de coupe nettes et sans défaut. Les surfacesde coupe ne répondant pas à ces exigences seront retouchées. Les coupes à la cisaille ne sont pas admi-ses. Dans les angles rentrants et aux extrémités des fentes, on aménagera des trous ou des congés sansentailles d'un rayon minimal de 8 mm.

6 91 3 Les rayons de pliage à froid et de bordage seront conformes à la norme EN 10 025.

6 91 4 Les appuis de pont doivent être adaptés aux éléments correspondants de manière à permettre une trans-mission impeccable des efforts.

6 92 Assemblages boulonnés pour ponts routiers et ponts ferroviaires

6 92 1 Les trous doivent être exécutés par percage; s'ils sont poinçonnés, ils seront ensuite alésés.

6 92 2 Les boulons à haute résistance protégés contre la corrosion ne pourront être utilisés qu'à condition queleurs caractéristiques relatives à la ténacité ne soient pas affectées par le traitement.

6 92 3 Pour les assemblages précontraints, la précontrainte correcte des boulons sera contrôlée dans une phasede travail distincte conformément au programme de contrôle prévu: lorsque la mesure du couple de ser-rage est utilisée, le couple permettant une rotation supplémentaire de 10° sera, en principe, au moinségal au couple prescrit. Il en va de même pour le couple nécessaire à revenir dans la position initiale, lesboulons ayant été préalablement desserrés d'un sixième de tour. Pour le procédé combiné selon lechiffre 6 42 7, on effectuera le contrôle lors de la deuxième phase de mise en tension en serrant tous lesboulons d'un quart de tour supplémentaire.

6 92 4 A moins que les surfaces de contact et les boulons ne soient protégés contre la corrosion, tous lesmoyens d'assemblage seront soigneusement rendus étanches après le serrage définitif.

6 92 5 L'utilisation de rivets à anneaux n'est autorisée qu'avec l'accord du maître de l'ouvrage.

6 92 6 Au cas où un glissement dans les assemblages par frottement des ponts ferroviaires pourrait conduire àdes déformations inadmissibles ou à des redistributions défavorables des efforts dans la structure, il estrecommandé d'utiliser des boulons ajustés.

6 92 7 Dans les ponts ferroviaires, le filetage des boulons ajustés et des boulons de charpente métallique nepénétrera pas dans les pièces à assembler. En cas de boulons précontraints par contre, une faible Ion-gueur de pénétration est admise.

6 92 8 Lorsque les surfaces de contact sont peintes, l'intérieur des trous le sera aussi.

6 93 Tolérances d'exécution pour ponts routiers et ponts ferroviaires

6 93 1 Pour les contreflèches, on respectera les prescriptions de tolérance du tableau 27.

Tableau 27 Ecarts limites par rapport aux contreflèches théoriques w1

100

6 94

6 93 2 L'écart par rapport à l'axe mentionné sur les plans d'un élément de longueur l, mesuré dans un plan verti-cal ou horizontal, ne dépassera pas e = 0.001 l ≤ 20 mm. Pour les contreflèches, on s'en tiendra autableau 27.

6 93 3 L'écart limite a sur la planéité des âmes de poutres composées soudées, contrôlé dans toutes les direc-tions avec une règle de 2 m, est de 5 mm pour les ponts ferroviaires et de 8 mm pour les ponts routiers(voir la figure 41).

Afin d'éviter des travaux importants de dressage en vue de respecter ces prescriptions de tolérance, il estrecommandé de déterminer l'épaisseur minimale d de l'âme à l'aide des formules suivantes:d = 8 mm + b/500 ≥ 10 mm pour les ponts ferroviairesd = 5 mm + b/700 ≥ 7 mm pour les ponts routiersoù b est la hauteur de la poutre ou l'écartement des raidisseurs en mm.

6 94 Montage des ponts routiers et des ponts ferroviaires

6 94 1 Avant la mise en place, les poutres à treillis doivent être montées à blanc conformément aux plans, si pos-sible dans leur ensemble, sinon par tronçons.

6 94 2 Les appuis de ponts seront mis en place selon les axes et niveaux prescrits, en tenant compte de la tem-pérature lors de la pose et de toutes les autres influences. Le mortier de scellement ne sera mis en placequ'après contrôle par le maître de l'ouvrage et selon ses indications.

101

Figure 41 Ecarts sur la planéité des âmesde poutres composées à âme pleine

7 TÂCHES DES DIFFÉRENTS INTERVENANTS

7 1 Généralités

7 1 1 Les tâches respectives des différents professionnels intervenant dans la réalisationd'un ouvrage seront précisées par écrit dans une commande ou un contrat d'entreprisepar le mandataire principal, désigné par le maitre de l'ouvrage, après accord avec lesprofessionnels.

7 1 2 En pratique, de multiples modes d'attribution des tâches sont possibles, selon la natureet l'importance de l'ouvrage. Ces combinaisons vont de la répartition des tâches (étudeet direction des travaux) entre plusieurs personnes à leur concentration aux mains d'uneseule (le mandataire principal).

7 1 3 En l'absence de convention, on répartira les diverses tâches indiquées dans la présentenorme de la manière décrite ci-après.

7 2 Mandataire principal

Les tâches suivantes incombent au mandataire principal:

7 2 1 Les conseils en organisation du maître de l'ouvrage pour tout ce qui concerne la collabo-ration des autres intervenants

7 2 2 L'organisation de l'opération, précisant les fonctions des intervenants

7 2 3 L'attribution des tâches et des compétences aux intervenants chargés des études, de ladirection des travaux et de l'exécution

7 2 4 L'organisation de la diffusion des informations entre toutes les personnes concernéespar la réalisation de l'ouvrage, ainsi que de leur collaboration

7 2 5 L'établissement du plan de sécurité et du plan d'utilisation et la définition des exigencesrelatives à la qualité de la construction en collaboration avec les intervenants qualifiés

7 2 6 La définition des valeurs admissibles des déformations, d'entente avec le maître del'ouvrage et les fournisseurs des installations, pour des constructions dont l'utilisationdépend en grande partie d'une limitation de ces déformations.

7 2 7 La définition des principes régissant la surveillance et l'entretien de l'ouvrage achevé,par exemple selon la recommandation SIA 169 et l'organisation des relevés initiaux dela surveillance à long terme

7 2 8 La coordination de la constitution du dossier de l'ouvrage exécuté.

102

7 4

7 3 Responsables des études

Les tâches suivantes incombent aux responsables des études (mandataire principal,professionnels spécialisés):

7 3 1 La mise à jour des exigences particulières et des conditions locales, conformément auchapitre 2

7 3 2 L'établissement des documents techniques tels que calculs statiques et plans

7 3 3 L'établissement des spécifications concernant les qualités d'acier et autres propriétésdes matériaux pour l'appel d'offres, en fonction des valeurs prescrites (résistance,caractéristiques particulières); le choix définitif d'entente avec l'entrepreneur

7 3 4 La détermination des contreflèches destinées à compenser les déformations de lastructure porteuse

7 3 5 La définition des exigences concernant les qualifications de l'entrepreneur et sonsystème qualité

7 3 6 Le dimensionnement des joints et des attaches, la détermination des classes de qualitédes soudures et, au besoin, le contrôle et l'approbation des documents correspondantsde l'entrepreneur

7 3 7 Le choix d'une protection des surfaces appropriée, d'entente avec le maître de l'ouvrage

7 3 8 Le contrôle de la compatibilité des méthodes de fabrication et de montage avec le pro-jet et l'approbation des documents correspondants de l'entrepreneur

7 3 9 La définition, dans le programme de contrôle, des prestations à fournir lors de la surveil-lance de la fabrication et du montage par la direction des travaux, compte tenu desmesures prévues par l'entrepreneur pour l'assurance de la qualité (système qualité, planqualité, surveillance de la qualité)

7 3 10 L'approbation des mesures prévues par l'entrepreneur pour l'assurance de la qualité

7 3 11 Le contrôle de la nature effective des soIs de fondation et de l'infrastructure. Le contrôledes points d'attache.

7 4 Responsables de la direction des travaux

Les tâches suivantes incombent aux professionnels responsables de la direction destravaux (générale ou locale):

7 4 1 Le contrôle du bien-fondé des données et hypothèses admises dans le plan de sécurité

7 4 2 La supervision des mesures prévues par l'entrepreneur pour l'assurance de la qualité

7 4 3 L'exécution des prestations de surveillance, ou la prise des dispositions nécessaires àleur exécution, conformément au programme de contrôle

7 4 4 Le contrôle de la bonne convenance des installations de chantier et du programme demontage

103

7 4 5 Le contrôle des travaux de protection contre la corrosion

7 4 6 Le contrôle et l'inscription dans un procès-verbal de l'état de l'infrastructure

7 4 7 Le contrôle ponctuel de la position et des dimensions des points d'attache et des ancra-ges des poteaux, de la justesse et de l'intégralité des contreventements, des raidisseurset des traverses sur la base des plans d'exécution

7 4 8 Le contrôle des déformations des éléments porteurs importants

7 4 9 L'établissement des procès-verbaux des réunions de chantier la tenue d'un journal dechantier et la collecte de tous les autres procès-verbaux.

7 5 Responsables de l'exécutionLes tâches suivantes incombent aux professionnels responsables de l'exécution (entre-preneurs):

7 5 1 La fabrication et le montage corrects de l'ouvrage

7 5 2 La préparation du travail en atelier, des installations de chantier, du mode de montage,des échafaudages de travail et de protection; l'établissement des documents corres-pondants, des plans d'atelier et du programme des travaux

7 5 3 L'assurance de la qualification de l'entrepreneur, exigée dans les documents d'appeld'offres; le contrôle et l'assurance de la qualification correspondant des éventuels sous-traitants; l'assurance de l'exécution par des entreprises qui correspondent à la qualifica-tion exigée

7 5 4 La désignation d'un responsable de l'exécution dont les capacités correspondent auxexigences du système qualité et du plan qualité prévus

7 5 5 L'établissement d'un programme de mesures appropriées à l'assurance de la qualité etson exécution (par exemple un plan qualité, une surveillance de la qualité); l'exécution etle compte-rendu des contrôles exigés ou convenus

7 5 6 Le choix définitif des matériaux en accord avec le chef de projet; la commande desmatériaux avec les spécifications éventuellement nécessaires, la mise en place desmesures nécessaires pour assurer l'emploi des matériaux prévus

7 5 7 L'observation des lois et prescriptions relatives à la sécurité du travail et à la protectionde l'environnement

7 5 8 L'annonce à temps, au mandataire principal, du début du travail en atelier et du montageainsi que des étapes de travail devant être surveillées par la direction des travaux

7 5 9 La prise des mesures nécessaires en cas d'interruption imprévue du travail

7 5 10 La prévision des mesures à prendre en cas de vent, d'humidité élevée ou de basses tem-pératures, afin d'atteindre la qualité exigée des travaux de soudage et de protectioncontre la corrosion

7 5 11 La prévision des mesures correctives, lorsque la qualité de fabrication exigée n'est pasatteinte; l'accord quant à d'éventuelles tolérances supplémentaires avec l'auteur du pro-jet

7 5 12 L'établissement d'un rapport de montage; la collecte des documents établis lors des

opérations de réception de l'ouvrage.

104

A1 1

Annexe A1 Sécurité à la fatigue: classement en catégoriesde détails

A1 1 Classement des détails de construction en catégoriesLes planches 1 à 5 définissent les exigences permettant de classer les détails de construction courants encatégories de détails. Les détails sont répertoriés dans les planches selon des critères de constructiongénéraux et groupés selon leur géométrie. Les détails de construction les plus favorables sont placés entête de chaque groupe.

Chaque catégorie de détails est définie par la valeur de sa résistance à la fatigue ∆σC en N/mm2.

Dans les planches, la flèche indique la position et la direction des contraintes pour lesquelles les différen-ces de contraintes doivent être calculées.

Selon le mode de sollicitation du détail considéré, la vérification de la sécurité à la fatigue doit être effec-tuée pour plusieurs catégories de détails.

Les cordons de soudure des détails sollicités à la fatigue doivent satisfaire les exigences de la classe dequalité QB. Conformément au chiffre 3 45 2 et pour les détails de construction des catégories de détails∆σC ≤ 90 N/mm

2, il est possible de fixer la classe de qualité QC à condition que:

∆σe ≤ 0 7. ∆ σ

γC

fat

∆σe : Différence de contraintes équivalente, correspondant à 2·106 cycles∆σC : Résistance à la fatigue de la catégorie de détails selon les planches 1 à 5γfat : Facteur de résistance pour la vérification de la sécurité à la fatigue selon le chiffre 3 44 7

Lors de l'exécution des détails, on veillera à respecter les tolérances selon le chiffre 6 6 et les valeurs limi-tes des critères d'évaluation des classes de qualité exigées, selon le chiffre 3 1 de la norme SIA 16111.

Planche 1 : DÉTAILS NON SOUDÉS

- Profilés laminés et extrudés- Fers plats cisaillés ou oxycoupés- Assemblages boulonnés- Aciers d'armature passive

Planche 2 : ÉLÉMENTS PORTEURS AVEC SOUDURES LONGITUDINALES

- Soudures longitudinales continues- Soudures longitudinales discontinues

Planche 3 : JOINTS BOUT À BOUT AVEC SOUDURES COMPLÈTEMENT PÉNÉTRÉES

- Sans liste de soudage- Avec liste de soudage

Planche 4 : DÉTAILS AVEC ÉLÉMENTS RAPPORTÉS

- Soudures longitudinales- Soudures transversales

Planche 5 : ASSEMBLAGES SOUDÉS

- Assemblages cruciformes- Assemblages à recouvrement- Semelles de renfort de profilés laminés ou de poutres composées à âme pleine- Soudures sollicitées en cisaillement

105

Planche 1 Détails non soudés

106

A1 1

Planche 2 Eléments porteurs avec soudures longitudinales

107

Planche 3 Joints bout à bout avec soudures complètement pénétrées

108

A1 1

Planche 4 Détails avec éléments rapportés

109

Planche 5 Assemblages soudés

110

A1 2

A1 2 Définition des courbes de résistance à la fatigueLes courbes de résistance à la fatigue ne sont pas utilisées pour la vérification de la sécurité à la fatigueselon la méthode simplifiée décrite au chiffre 3 4. Elles montrent cependant la relation directe entre lenombre de cycles de contraintes et la résistance et rendent possible l'utilisation d'autres principes de véri-fication non mentionnés ici.

Les courbes de résistance à la fatigue sont parallèles et équidistantes dans une représentation à échellebilogarithmique. La position de chaque courbe est caractérisée par la résistance à la fatigue ∆σC à 2 ⋅ 10

6

cycles. Les valeurs ∆σC servent aussi à la description des différentes catégories dans lesquelles sontclassés les détails de construction. Si aucun cycle de contraintes ne dépasse la limite de fatigue pendantla durée de service, la construction ne sera pas endommagée par des sollicitations répétées.

Figure 42 Résistance à la fatigue ∆σC et limite de fatigue ∆σD correspondant aux catégories de détails

Si les différences de contraintes sous l'effet des charges de service sont connues, la différence de con-traintes équivalente, correspondant à 2 ⋅ 10

6 cycles, peut être calculée sur la base d'une courbe de résis-

tance à la fatigue de pente constante m comme suit:

∆σe = 1

2 10 6 1

1

⋅⋅

=∑ ( )∆σ i

m

i

N m(74)

∆σe : Différence de contraintes équivalente, correspondant à 2 ⋅ 106 cycles

∆σi : Différence de contraintes particulièreN : Nombre de cycles de contraintes pendant la durée d'utilisationm : Pente de la courbe de résistance à la fatigue (cas normal m = 3)

111

Annexe A2 Sécurité à la fatigue: facteurs de correction

A2 1 Facteurs de correction des charges dues au trafic routier

A2 2 Facteurs de correction des charges dues au trafic ferroviaire à voie normale

α (facteur de correction)

112

A2 3

A2 3 Facteurs de correction des charges dues au trafic ferroviaire à voie étroite

A2 4 Facteurs de correction des charges dues aux ponts roulants

Facteur de correction pour la classe de fréquence d'utilisation U9: α = 1.36 (limite de fatigue)G : poids propre du pont roulant (y compris le chariot)Qnom : charge nominale du pont roulantQ1...Q4 : Classes selon l'état de chargement, voir tableau 23 de la norme SIA 160U1...U9 : Classes selon la fréquence d'utilisation, voir tableau 24 de la norme SIA 160

113

A2 5 Structures porteuses avec plusieurs charges de fatigue

Pour les détails de construction de ponts à plusieurs voies ou de tronçons de voie de roulement sollicitéspar plusieurs ponts roulants, l'influence de chaque charge de fatigue peut être considérée de la manièresuivante :

∆σe = ( ( ) )αγi fat i

i

n C

fat

Q⋅

≤

=∑ ∆σ

∆σ3

1

1 3

(75)

∆σe : différence de contraintes équivalente, correspondant à 2 ⋅ 106 cycles

n : nombre de charges de fatigue à considérerαi : facteur de correction pour la différence de contraintes due à la charge de fatigue i,

correspondant à 2·106 cycles∆σ(Qfat)i : différence de contraintes dans le détail considéré sous l'effet de la charge de fatigue i∆σC : résistance à la fatigue de la catégorie de détails à 2 ⋅ 10

6 cycles, selon les planches 1 à 5 de

l'annexe A1γfat : facteur de résistance pour la vérification de la sécurité à la fatigue selon chiffre 3 44 7

114

Sigles des organisations représentées dans la commission SIA 161

CFF Chemins de fer fédérauxEBT Emmental-Burgdorf-Thun-BahnEMPA Laboratoire fédéral d'essais des matériaux et de recherchesEPFL Ecole polytechnique fédérale de LausanneEPFZ Ecole polytechnique fédérale de ZurichOCF Office des constructions fédéralesOFR Office fédéral des routesOFT Office fédéral des transportsSIA Société suisse des ingénieurs et des architectesSZS Centre suisse de la construction métallique

115

Membres de la commission SIA 161 «Constructions métalliques»

Président: Konrad Huber, ing. SIA Winterthour EntrepriseMembres: Pierre Bergier, ing. SIA Lausanne Bureau d'études

Michel Crisinel, ing. SIA Lausanne EPFLHanspeter Dobler, ing. SIA Berne OFRPierre Dubas, Dr sc. techn., prof., ing. SIA Zurich EPFZPeter Dübi, ing. SIA Berthoud EBTManfred Hirt, Dr sc. techn., prof, ing. SIA Lausanne EPFLErgun Karamuk, Dr sc. techn., ing. SIA Zurich Bureau d'étudesUlrich Morf, Dr sc. techn., ing. SIA Dübendorf EMPABertrand Rouvé, Dr sc. techn., ing. SIA Vevey EntrepriseHans-Jakob Schanz, ing. SIA Berne OCFRudolf Schlaginhaufenm, ing. SIA Frauenfeld Bureau d'étudesBeat Schneeberger, ing. SIA Berne Bureau d'étudesMarcel Tschumi, ing. SIA Berne CFFWalter Wyss, ing. SIA Pratteln Technique de soudageStefan Zingg, ing. SIA Zurich SZS

Professionnels spécialisés ayant collaboré au sein des groupes de travail:

Robert Debrunner, ing. Winterthour EntreprisePierre-Alain Dumusque, ing. SIA Genève Bureau d'étudesPeter Kunz, ing. SIA Lausanne EPFLJean-Jacques Reber, ing. SIA Berne CFFRolf W. Schmid, ing. SIA Berne OFTHans Tschamper, Dr sc. techn., ing. SIA Zurich SIASten Zetterholm, ing. Dübendorf EMPAKlaus Zimmermann, ing. SIA Berne OFT

La traduction a été réalisée par Michel Crisinel et Pierre-Alain Dumusque, en collaboration avec la commission SIA«Traductions en langue française».

Adoption et entrée en vigueur

La présente norme SIA 161 «Constructions métalliques» a été adoptée par l'assemblée des délégués de la SIA le10 novembre 1990 à Berne.

Conjointement à la norme SIA 161/1 portant le même titre principal, la présente norme remplace la norme SIA 161«Constructions métalliques», édition de 1979.

Elle entre en vigueur le 1er octobre 1991.

Le président: Prof. J.-C. Badoux, Dr sc. techn.Le secrétaire général: C. Reinhart

Copyright © 1991 by SIA Zurich

Tous les droits de reproduction, même partielle, de copie intégrale ou partielle (photocopie, microcopie), de mise enprogrammes d'ordinateurs et de traduction sont réservés.

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