RECOMMANDATIONS PROFESSIONNELLES POUR …€¦ · Les sollicitations en pied de poteau sont...

ISSN 0249-6224 ISBN 2-85755-115-0

RECOMMANDATIONS PROFESSIONNELLES POUR LES ASSEMBLAGES ENTRE ÉLÉMENTS D’OSSATURE

Réf. DDE 09 juin 2001

AVANT-PROPOS

Les assemblages d’éléments de structure constituent l’une des étapes les plus importantes dans la

conception et la réalisation des ossatures réalisées à partir de composants préfabriqués en béton. Ils

transmettent les sollicitations entre les éléments d’une structure afin de lui assurer résistance et

stabilité, lors de sa construction, pendant toute sa durée d’exploitation et lors de situations

accidentelles ou exceptionnelles.

Le présent document a pour but de donner des règles de conception, des règles de mise en œuvre et

des dispositions constructives spécifiques aux constructions préfabriquées. Il n’est cependant pas

exhaustif et de nombreuses solutions alternatives sont possibles.

Cet ouvrage a été réalisé par un groupe de travail constitué d’ingénieurs et d’industriels issus de la

Fédération de l’Industrie du Béton (FIB Planchers Ossatures – SPIP* – ACOB**) et du CERIB***. * Syndicat des Procédés Industrialisés de Précontrainte ** Association Française des Fabricants de Charpentes en Béton *** Centre d’Études et de Recherches de l’Industrie du Béton

© CERIB – 28 Épernon

DDE 09 – juin 2001 - SBN 2-85755-115-0 I

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Groupe de rédaction :

Olivier ANDIN EEG SIMECSOL / SPIP

Sébastien BERNARDI CERIB

Alain CHASSEIGNAUX SOPREL / SPIP

André de CHEFDEBIEN CERIB

J. Claude LAURENTI RECTOR / SPIP

J. Yves LEFLOCH EEG SIMECSOL / SPIP

Marc LENGES RECTOR / SPIP

Pierre PASSEMAN CERIB

J. Paul PY SARET / SPIP

Raymond ROQUÉ OTEP / SPIP

SOMMAIRE ___

1. OBJET ....................................................................................................................... 7 2. MODÉLISATION MECANIQUE DES ASSEMBLAGES............................................ 9 3. ASSEMBLAGES POTEAU-FONDATION ................................................................. 11

CF1 – Assemblages poteau-fondation par plot à encuvement……………................ 13 CF2 – Assemblages poteau-fondation par brochage………………………… ............ 23

4. ASSEMBLAGES POTEAU-POUTRE........................................................................ 27

BC1 – Assemblages poutre-poteau-poutre clavetés par chevauchement direct d'armatures de précontrainte coudées…………….......................................... 29

BC2 – Assemblages poutre-poteau-poutre clavetés avec armatures de précontrainte coudées dépassantes et brelage par jonctions verticales……………............. 35

BC3 – Assemblages poutre-poteau-poutre clavetés avec armatures de précontrainte coudées dépassantes et brelage par boucles à plat…………….. ................... 39

BC4 – Assemblages poutre-poteau-poutre clavetés par chevauchement direct d'armatures à haute adhérence (HA)…………….. .......................................... 43

BC5 – Assemblages poutre-poteau-poutre brochés avec appui néoprène ou appui glissant…………….. ........................................................................................ 49

5. ASSEMBLAGES POUTRE-POUTRE........................................................................ 59

BB1 – Assemblages poutre non grugée-poutre à encoche-poutre non grugée…….. 61 BB2 – Assemblages poutre grugée-poutre à encoche-poutre grugée……................ 65

6. ASSEMBLAGES POUTRE-PANNE .......................................................................... 69

BP1 – Assemblages panne-poutre-panne goujonnés avec becquet d'appui…… ..... 71 BP2 – Assemblages panne-poutre-panne clavetés avec becquet d'appui……......... 77 BP3 – Assemblages panne-poutre-panne clavetés sans becquet d'appui……......... 81

7. ASSEMBLAGES POUTRE-VOILE............................................................................ 85

BW1 – Assemblages poutre-voile clavetés avec armatures de précontrainte coudées dépassantes et (ou) armatures à haute adhérence (HA)……......................... 87

ANNEXES ........................................................................................................................... 93 RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES............................................................................... 107

1.

OBJET ___

Les recommandations qui suivent concernent les bâtiments à ossature réalisée par assemblage d'éléments de structure préfabriqués ou par assemblage d'éléments de structure préfabriqués et d'éléments coulés en place. Elles visent la conception des assemblages les plus couramment utilisés en situation provisoire, durable et accidentelle (séisme, feu). Le domaine d'emploi couvre l'ensemble des utilisations de bâtiments. Dans le présent document sont traités les assemblages entre les éléments suivants :

• poteau-fondation

• poteau-poutre

• poutre-poutre

• poutre-panne

• poutre-voile

La figure ci-dessous illustre, à titre d'exemple, les différents éléments d'une ossature d'un bâtiment industriel.

L'attention est attirée sur la nécessité de respecter les règles de l'art concernant le bon bétonnage des assemblages. En cas de problème ou de difficulté d’interprétation des prescriptions, le poseur prendra contact avec le bureau d’études ayant établi le plan de pose du bâtiment.

- 7 -

2.

MODÉLISATION MÉCANIQUE DES ASSEMBLAGES _________________

Un assemblage est susceptible de transmettre certaines sollicitations engendrées par les actions s'exerçant sur la structure dans laquelle il est associé. Les schémas ci-après illustrent les différentes sollicitations pouvant être transmises entre des éléments de structure.

. effort normal N

. moment de torsion T

. moment fléchissant M

. effort tranchant V

T

D'un point de vue mécanique, un assemblage est défini par le type de sollicitations qu'il peut transmettre, ainsi que par sa rigidité, sa résistance et sa ductilité vis-à-vis des sollicitations transmises. Les assemblages considérés ici sont de type rigide et se ramènent à :

• des appuis glissants ;

• des rotules ;

• des encastrements. Les assemblages poutre-poteau-poutre décrits, susceptibles de transmettre des moments fléchissants sont généralement utilisés pour la reprise des moments positifs générés par les effets différés, les gradients thermiques et les tassements d'appuis. Vis-à-vis du contreventement, des dispositions particulières sont à prévoir.

- 9 -

3.

ASSEMBLAGES POTEAU-FONDATION

_____________________

- 11 -

CF1 - ASSEMBLAGE POTEAU-FONDATION PAR PLOT A ENCUVEMENT

Fonction Assemblage réalisant un encastrement du poteau dans la fondation :

Sollicitation

Transmission

N V M T

Poteau ⇔ fondation OUI OUI OUI OUI

Ce type d'assemblage convient aussi bien pour un bâtiment industriel que pour un immeuble d'habitation, de bureau ou un parking tant que les dimensions des semelles des encuvements ne dépassent pas 2,5 mètres de largeur environ.

Conception La transmission des efforts du poteau au plot se fait soit par l'intermédiaire de clés de cisaillement (encuvement à parois nervurées) soit par butée contre butée (encuvement à parois lisses ou rugueuses). Le calcul peut être effectué à partir de l'Eurocode prEN 1992-1 : 2001 (2nd draft). Il est rappelé que dans le cas d'encuvement à parois lisses ou rugueuses, il faut assurer la couture de la bielle entre butée et contre butée dans le poteau. La hauteur d'encuvement doit être étudiée de façon à assurer l'encastrement du poteau et le bon comportement de ce dernier à la sortie du fût (ancrage des armatures). L'attention de l'utilisateur est attirée sur l'obligation de tenir compte de la souplesse des fondations pour la détermination des sollicitations en tête de fût des encuvements. Les schémas types et les principes généraux de dimensionnement sont fournis pages suivantes.

Mise en œuvre L'espace libre entre le poteau et le plot doit être compatible avec les tolérances d'exécution. Une valeur minimale de 50 mm, sans dépasser 200 mm, dans toutes les directions est recommandée en l'absence de dispositions particulières (telles que l'utilisation de mortier sans retrait). Le réglage de la hauteur du poteau se fait soit par un dispositif vis-écrou en fond de plot soit par cales. Latéralement, le poteau est assuré dans le plot par des cales en bois avant coulage. La qualité du béton de clavetage est d'au moins 25 MPa. La granulométrie doit être adaptée en fonction de l'espace libre entre le fût et le poteau.

- 13 -

Principes de dimensionnement des encuvements à parois lisses ou rugueuses

Les faces intérieures des poteaux et des encuvements sont normalement d'aspect rugueux. Dans le cas contraire, des dispositions particulières seront adoptées pour restituer une frottement minimal, telles que l'utilisation de mortier sans retrait, la réalisation d'un traitement de surface…

Schéma : Notations : Efforts extérieurs en pied de poteau : Fv, Fh, M

Réactions de compression : F1, F2, et F3 Réactions de frottement : µF1, µF2 et µF3

Les sollicitations en pied de poteau sont déterminées conformément au BAEL 91 - A.4.4,3 (ou au BPEL 91 - 6.4 dans le cas des poteaux en béton précontraint) en tenant compte tout particulièrement des effets du second ordre.

• Conditions de dimensionnement - Profondeur minimale du fût de l'encuvement : L

L ≥ 1,2 H La profondeur du fût L est compatible avec la longueur d'ancrage des armatures longitudinales du poteau et en aucun cas inférieure à 1,2 H. Dans le cas des poteaux en béton précontraint sans renfort d'armatures longitudinales passives, la profondeur L est supérieure ou égale à 1 mètre.

- 14 -

- Epaisseur minimum de la semelle de l'encuvement sous le poteau : S S doit répondre à la condition de non-poinçonnement ci-après [BAEL 91 - A.5.2,4] :

b

28c3

fSu045,0F

γ< avec u = périmètre au niveau du feuillet moyen de la semelle.

Dans cette formule, l'effet réducteur de la réaction du sol sur la surface inscrite dans le périmètre de poinçonnement a été négligé. Cet effet pourra être pris en compte si nécessaire. Cette limite peut être portée à [BAEL 91 - A.5.2,42] :

28cb

l3 fud

ρ5,105,0Fγ

+=

avec : ρl = pourcentage moyen des armatures horizontales = 015,0ρρ lylx ≤

d = hauteur utile.

SBA

y

xlx =ρ et

SB

A

x

yly =ρ

avec : Ax (ou Ay) = section d'armatures horizontales suivant x (ou y) ; By (ou Bx) = largeur de la semelle suivant y (ou x) ; S = épaisseur de la semelle sous le poteau.

Lorsque la résistance au poinçonnement doit être augmentée, il y a lieu de disposer des armatures transversales verticales (voir BAEL 91), les armatures du fût peuvent, selon leurs positions, remplir cette fonction.

- Hauteur utile du débord de la semelle pour application de la méthode des bielles :

4)BB(

S ou

−>

- Vide E : Une valeur voisine de L/10 est recommandée en tête d'encuvement.

- Épaisseur C en tête du fût de l'encuvement : La valeur minimale recommandée est C ≥ 15 cm.

• Détermination des efforts Le coefficient de frottement µ est pris égal à 0 dans le cas de surfaces coffrées contre des surfaces planes et lisses (tôles, bois, plastique…) et à 0,3 dans le cas de surfaces rugueuses, conformément à l'article 9.7.6 du prEN 1992-1 : 2001 (2nd draft). Seront considérées comme rugueuses, les surfaces scarifiées avec des reliefs d'au moins 3 mm de profondeur espacés d'environ 40 mm ou lorsque les granulats sont rendus apparents par désactivation, sablage ou tout autre procédé permettant d'arriver à un résultat équivalent. De même, les surfaces présentant, après coulage du béton, un état de surface équivalent à celui défini précédemment, pourront être admises comme rugueuses.

- 15 -

Le système de forces du schéma page précédente se résout en écrivant :

−−−

−−

−

=

3

2

1

21

h

v

F

F

F

x

Lµ)LD(2/HµD2/Hµ

µ11

1µµ

M

F

F

Si on néglige le coefficient de frottement µ, ce qui est généralement le cas pour ce type d'encuvement, les efforts sont, dans l'hypothèse où l'on retient D1 = D2 = 0,1 L :

8F9

L4M5

F h1 += ;

8F

L4M5

F h2 += ; v3 FF =

Si on prend la valeur µ = 0,3, on obtient pour D1 = D2 = 0,1 L :

( ) ( )[ ]( )[ ]H3,0L8,009,1

M09,1FH045,0L03,0FH15,0L99,0F vh

1 +

+−−+=

( ) ( )[ ]( )[ ]H3,0L8,009,1

M09,1FH045,0L27,0FH15,0L19,0F vh

2 +

++−−=

( )09,1

FF3,0F vh

3−

=

• Principe du ferraillage de l'encuvement : L'effort F1 est à reprendre par des cadres horizontaux situés près du parement extérieur du fût et servant de tirant. Ils sont concentrés en partie supérieure du fût de l'encuvement sur une distance 2 D1. La transmission des efforts du fût à la semelle se fait par des bielles de béton comprimé et des armatures verticales tendues ancrées en partie supérieure (console courte) capable d'équilibrer un effort F1 situé à une distance D1 de la face supérieure du fût. Les cadres horizontaux en partie inférieure du fût reprennent l'effort F1 transmis par les bielles inclinées ; ils sont concentrés sur une distance 2 D2.

- 16 -

- 17 -

Les armatures de la semelle de l'encuvement sont calculées en adoptant pour la section résistante une évolution de pente de 1/3 de la section de béton (recommandations du guide Véritas du Bâtiment, Tome 1 Construction).

• Principe du ferraillage du pied de poteau : Le pied de poteau est considéré comme une console encastrée dans le fût de l'encuvement. Les armatures longitudinales doivent reprendre les efforts de flexion composée dans le fût sous les effets de F1, F2 et Fv. L'attention est attirée sur la possibilité de mobilisation des armatures compte tenu de leurs conditions d'ancrage. Les armatures transversales du pied de poteau sont en principe identiques à celles de la zone courante.

Principes de dimensionnement des encuvements à parois nervurées ou à forte rugosité

• Schéma : Les encuvements comportant de véritables crans ou clés de cisaillement peuvent être considérés comme des fondations monolithiques. Seront considérées comme nervurées, les surfaces dont la géométrie est conforme au schéma ci-après, telles que décrites à l'article 6.2.5 du prEN 1992-1 : 2001 (2nd draft) :

- 18 -

Seront considérés comme parois à forte rugosité celles réalisées avec un coffrage type métal déployé ou similaire. Afin d'assurer une parfaite transmission des efforts du poteau à l'encuvement, la base du poteau et les parois du fût doivent être nervurées ou rendues très rugueuses ; de plus, le béton de remplissage doit présenter une résistance équivalente à celle du poteau ou du fût. Les prescriptions qui suivent supposent que l'assemblage poteau-encuvement est monolithique.

• Conditions de dimensionnement - Profondeur minimale du fût de l'encuvement : L

Elle est telle que le recouvrement des armatures du poteau avec celles de l'encuvement est assuré (voir schéma). Lorsque les armatures principales (verticales) du poteau sont crossées en pied, il peut en être tenu compte pour réduire la longueur de recouvrement ls, à condition de vérifier le transfert de la totalité des efforts avec les armatures As du fût. Il doit être tenu compte de l'espacement "s" des armatures poteau-fondation pour déterminer la longueur de recouvrement nécessaire : ls + s.

- 19 -

La profondeur du fût L ne doit pas être inférieure à 1,2 H ; dans le cas des poteaux en béton précontraint sans renfort d'armatures longitudinales passives, la longueur L est supérieure ou égale à 1 m.

- Epaisseur minimum de la semelle de l'encuvement sous le poteau : S Lorsque la transmission de l'effort tranchant entre le poteau et le plot de fondation n'est pas assurée, il convient d'effectuer le calcul au poinçonnement comme s'il s'agissait d'un encuvement à parois lisses ou rugueuses.

- Hauteur utile du débord de la semelle pour application de la méthode des bielles :

Su > 4BB o−

- Vide E :

Une valeur voisine de L/10 est recommandée en tête d'encuvement.

- Epaisseur C en tête du fût de l'encuvement : La valeur minimale recommandée est C > 15 cm tant que les dimensions transversales du poteau restent inférieures ou égales à 60 cm. Au delà, il est nécessaire d'épaissir le fût afin de le rigidifier et admettre son indéformabilité vis-à-vis du monolithisme recherché.

- Principe du ferraillage de l'encuvement : La fondation étant considérée monolithique, les armatures verticales (As) de l'encuvement doivent assurer la reprise des efforts de flexion composée transmis par le poteau au travers des interfaces poteau – béton de remplissage - fût. Ces armatures As sont ligaturées horizontalement par des cadres (At) afin d'assurer la couture du recouvrement. Les armatures verticales As sont dimensionnées pour reprendre un effort égal à :

Fs = M/z avec : z : bras de levier des armatures As dans le fût.

Les conditions d'adhérence limitent l'effort transmis si la longueur de recouvrement est inférieure à ls + s. La section des armatures horizontales At sur la hauteur L est telle que [BAEL 91 - A.6.1,23 ou prEN 1992-1 : 2001 (2nd draft) - A.8.7.4.1] :

∑ ≥ esett fAfA

avec : fet = limite d'élasticité des armatures horizontales (cadres) ; fe = limite d'élasticité des armatures verticales.

- Vérification de l'interface poteau-fût : Les surfaces du pied de poteau et du fût sont traitées pour être très rugueuses ou nervurées. L'effort à véhiculer correspond à l'effort Fs repris par les armatures verticales du fût. La capacité résistante est déterminée en considérant une surface cisaillée Sr égale à (voir figure suivante) :

Sr = [b + h/4] . lr

- 20 -

avec : lr : hauteur de recouvrement lr = L – s b, h : dimensions à considérer selon l'orientation du moment

externe (voir figure suivante)

Le calcul de la capacité résistante s'exprime par la relation suivante, conformément à l'article 6.2.5 du prEN 1992-1 : 2001 (2nd draft) relatif au cisaillement des interfaces :

rb

28c28c

s

ettr

3/228cr S

f250/f13,0

fASfCV

γ

−

≤γ

µ+=

avec : C et µ : coefficients fonction de la rugosité des parements ; leurs valeurs sont données dans le tableau ci-après, on considèrera la rugosité la plus faible entre R1 : rugosité du poteau et R2 : rugosité du fût.

fc28 : résistance du béton le plus faible ; fc28 = min [fc28 encuvement ; fc28 poteau ; fc28 remplissage]

γs et γb : coefficients partiels de sécurité pris égaux respectivement à 1,15 et 1,5.

type de surface C µ

surface nervurée 0,070 0,9

surface rugueuse 0,063 0,7

Si la capacité résistante Vr est inférieure à l'effort Fs, il y a lieu de revoir les dimensions de l'encuvement, l'état de surface des parements ou la quantité d'armatures horizontales. La transmission des efforts du fût à la semelle se fait par des bielles de béton comprimé et les aciers verticaux précédents. Les armatures de la semelle de l'encuvement sont calculées en adoptant la même disposition que pour les encuvements à parois lisses.

- Principe du ferraillage du pied du poteau : Les armatures longitudinales doivent reprendre les efforts de flexion composée dans le poteau. Les dispositions constructives concernant le recouvrement de ces armatures avec celle de l'encuvement doivent être établies soigneusement.

- 21 -

CF1 - ASSEMBLAGE POTEAU-FONDATION PAR PLOT A ENCUVEMENT – EXEMPLE DE FERRAILLAGE

COFFRAGE FERRAILLAGE N° NOMENCLATURE

1 2

3

4

5 6

7 8

-22 -

CF2 - ASSEMBLAGE POTEAU-FONDATION PAR BROCHAGE

Fonction Assemblage réalisant un encastrement du poteau dans la fondation :

Sollicitation

Transmission

N V M T

Poteau ⇔ fondation OUI OUI OUI OUI

Ce type d'assemblage convient aussi bien pour un bâtiment industriel que pour un immeuble d'habitation, de bureau ou un parking et lorsque les fondations sont coulées en œuvre ou bien lorsque les dimensions qui seraient nécessaires pour réaliser les encuvements sont très importantes (semelle de + de 2,5 mètres de largeur par exemple).

Conception La transmission des efforts à la fondation se fait par l'intermédiaire d'armatures longitudinales dépassant du pied du poteau sur une longueur La et scellées dans des réservations prévues dans le plot de fondation. Ces réservations sont de deux types :

1. réalisation de forages après coulage du plot ; 2. mise en place de tubes métalliques avant réalisation du plot.

Calcul effectué selon l'Eurocode prEN 1992-1 : 2001 (2nd draft). Les schémas types et les principes généraux de dimensionnement sont donnés pages suivantes.

Mise en œuvre L'espace libre entre le poteau et le dessus du plot doit être compatible avec les tolérances d'exécution (minimum 15 à 20 mm). Le réglage de la hauteur du poteau se fait soit par un dispositif vis-écrou en pied de poteau soit par cales. Lorsque le dispositif de réglage est ajusté, un mortier à retrait compensé (produit de scellement) vient remplir les réservations et le vide de calage. Le poteau est alors mis en place, les armatures en attente venant se loger dans le mortier frais. Pour assurer la verticalité du poteau, les dispositifs de stabilité sont mis en œuvre immédiatement après la pose.

- 23 -

Principes de dimensionnement La longueur de scellement dans la fondation des armatures de béton armé dépassant en pied de poteau se détermine selon les préconisations du chapitre A.6 du BAEL 91 [ou § 8.4 à 8.8 du prEN 1992-1 : 2001 (2nd draft)]. Ces armatures viennent en recouvrement avec celles en attente dans la fondation. La mise en place d'armatures transversales enserrant cette zone joue le rôle de couture de ce recouvrement. Le scellement des armatures dans la fondation est estimé à partir des caractéristiques du produit de scellement (mortier à retrait compensé), précisées dans le cahier des charges du fabricant. A l'interface produit de scellement/béton de fondation ou à l'interface produit de scellement/tube métallique, la contrainte d'adhérence est évaluée à partir de la formule donnée à l'article A.6.1.2 du BAEL 91 [ou § 8.4 du prEN 1992-1 : 2001 (2nd draft)]. Dans le cas de brochage dans des tubes métalliques, ces derniers doivent être conformes à la norme NF A 49-112. Leur section transversale doit être compatible avec la section d'armatures scellées, compte tenu des nuances d'aciers employées. Dans le cas d'emploi de tubes métalliques noyés dans la fondation (sans armature de béton armé soudée), il convient de vérifier la capacité résistante de la liaison en fonction de l'adhérence sur la surface de contact avec le béton de la fondation. Si des armatures de béton armé sont soudées à ces tubes, pour réaliser le gabarit de pose, elles seront "soudables". La longueur des cordons de soudure sera évaluée selon les règles de la construction métallique. Dans les zones sismiques, les longueurs de scellement seront majorées conformément à l'article 11.313 des Règles de construction parasismique PS 92.

- 24 -

CF2 - ASSEMBLAGE POTEAU-FONDATION PAR BROCHAGE

BROCHAGE DANS RÉSERVATIONS FORÉES BROCHAGE DANS TUBE EN ATTENTE

-25 -

-

4.

ASSEMBLAGES POTEAU-POUTRE

_____________________

- 27 -

BC1 - ASSEMBLAGES POUTRE-POTEAU-POUTRE CLAVETÉS PAR CHEVAUCHEMENT DIRECT D'ARMATURES DE PRÉCONTRAINTE COUDÉES

Fonction Assemblage réalisant une continuité mécanique entre poutres :

Sollicitation Transmission

N V M T

Poutre ⇔ poteau OUI OUI OUI(1) éventuel OUI(1) éventuel

Poutre ⇔ poutre OUI NON(2) OUI(1) OUI éventuel (1) les armatures préconisées ne sont à mettre en place que si ces sollicitations existent. Les

dispositions constructives décrites envisagent le cas de moments positifs. (2) les efforts peuvent cheminer de poutre à poutre à travers le support.

Ce type d'assemblage convient pour un immeuble d'habitation, de bureau ou un parking. Il est peu utilisé pour la réalisation de charpentes industrielles.

Conception Les armatures de précontrainte sont coudées et éventuellement dévoyées. La transmission des efforts se fait par recouvrement des armatures. Ce type d'assemblage permet la transmission de moments positifs. Cette disposition est limitée, en principe, à deux lits d'armatures de précontrainte superposées ou à deux files verticales. Le chevauchement correct des armatures en vis-à-vis sera vérifié à la conception. Si le calcul démontre qu'un nombre très important d'armatures de précontrainte est nécessaire, il y a lieu, sauf disposition particulière, d'araser certaines armatures et de mettre en place des ancrages par armatures à haute adhérence.

Mise en œuvre Sauf prescription particulière sur le plan de pose, la qualité du béton de clavetage est d'au moins 25 MPa et l'écart entre les résistances caractéristiques du béton de clavetage et du béton préfabriqué est limité à 20 MPa. La pose des poutres sur le poteau doit s'effectuer sur un bain de mortier. Dans le cas de poutres faiblement chargées, la pose à sec peut être envisagée lorsque les surfaces présentent une planéité satisfaisante. Lorsque le nombre d'armatures de précontrainte dépassantes est élevé, il peut être nécessaire d'utiliser un microbéton avec une vibration soignée. Le chevauchement correct des armatures de précontrainte en vis-à-vis sera vérifié avant le clavetage.

- 29 -

Les armatures transversales du poteau et les armatures de couture des plans de jonctions sont réalisées à la mise en œuvre par des U en vis-à-vis. Dans le nœud d’assemblage, la distance libre entre les armatures prises en compte dans les vérifications de résistance à la flexion doit être supérieure ou égale à cg, cg étant la dimension du plus gros granulat.

Dispositions concernant le poteau La position des armatures principales verticales en attente du poteau doit être compatible avec celle des armatures constituant le nœud d'assemblage. Généralement, cette condition est satisfaite lorsqu'elles sont situées à l'extérieur du volume délimité par les armatures dépassantes des poutres. Elles sont encadrées de préférence, dans le nœud, par les armatures de frettage de l'assemblage. Les armatures transversales entourant les armatures principales du poteau doivent satisfaire les exigences de :

- maintien des armatures en cas de compression verticale ; - transmission des efforts horizontaux des poutres au poteau.

Elles doivent représenter un pourcentage au moins égal à celui mis en œuvre en partie courante du poteau.

• Dispositions en tête du poteau Pour limiter les risques d'épaufrures et de fissuration de la tête des poteaux, il existe plusieurs dispositifs de conception et de renforcement : - le plus courant consiste à chanfreiner les arêtes de la tête du poteau sur 2 cm x

2 cm minimum et de prévoir la mise en place de frettes conformément aux Avis Techniques ; cette disposition conduit généralement à mettre le premier cadre à 3 cm au plus de l'arase supérieure du poteau ;

- une autre solution consiste à mettre en œuvre deux cornières métalliques correctement ancrées (pattes d'ancrage par exemple) et reliées entre elles par deux plats soudés. Il est indispensable de prévoir des cadres en tête de béton pour éviter les risques d'éclatement ; ce procédé exige une parfaite mise en œuvre des cornières (horizontalité après pose du poteau) afin de permettre une pose correcte des poutres ; en fonction du milieu ambiant, les cornières doivent être traitées contre la corrosion. Cette solution est souvent utilisée lors de la pose des poutres sans étai.

Commentaire : ces dispositions ne concernent que les poteaux de bâtiments industriels en général. Les poteaux recevant des poutres de plancher courant ne nécessitent pas la réalisation de chanfrein ou la mise en place de cornières.

Nota : sur les exemples de ferraillages décrits par la suite (assemblages BC1 à BC5), les poteaux sont représentés avec un chanfrein. Il est rappelé que cette disposition n'est pas obligatoire et que d'autres dispositifs peuvent être mis en place afin de limiter les risques d'épaufrures et de fissuration de la tête des poteaux (cornières ancrées en tête de poteau par exemple).

- 30 -

EXEMPLES DE DISPOSITIONS

Principes de dimensionnement • Transmission des efforts

Au droit de la section d'appui on doit vérifier la compression de la bielle et déterminer la section d'armatures d'ancrage nécessaire.

La contrainte de compression admissible dans la bielle est déterminée en général à partir du béton de clavetage dont la résistance est moindre que celle des poutres.

Dans le cas de file de poutres de structure, il est tenu compte de la traction engendrée par les déformations différées de fluage, retrait et variation de la température. Le raccourcissement unitaire peut être pris égal à 5 10-4 sauf calcul spécifique. Au droit des zones d'appuis, les armatures doivent équilibrer :

- la traction N dans la file et le moment fléchissant M (calcul en flexion composée) ;

- l'effort tranchant V concomitant.

Dans le cas des poutres avec plancher, la reprise des efforts de traction peut s'effectuer par les armatures du hourdis dans le cas de charges d'exploitation modérées ; une justification particulière est nécessaire pour les charges d'exploitation élevées.

On peut généralement dissocier la section d'armatures comme suit : - armatures d'effort tranchant : Av ; - armatures de flexion : Am.

Les sections correspondantes sont déterminées conformément à l'annexe 2.

Dans le cas de moment positif, sauf à tenir compte des allongements respectifs des armatures en fonction de leur niveau, seules les armatures situées dans le tiers inférieur de la poutre sont à considérer vis-à-vis des efforts de flexion ; il y a lieu de

- 31 -

réaliser un recouvrement de tout ou partie des armatures selon les prescriptions de l'annexe 2.

Commentaire : les armatures gainées ne sont pas prises en compte dans les calculs.

F = M/z

• Maîtrise de la fissuration Les fissures susceptibles de se développer le long de la partie verticale des armatures de précontrainte doivent être cousues en disposant des boucles à plat en partie basse de manière à limiter les ouvertures de fissures. Ces boucles sont généralement constituées de 2 U horizontaux (de section Ash), disposés de façon à être ancrés au-delà du recouvrement droit des armatures de précontrainte en formant des cadres pour les armatures en attente du poteau.

Les fissures longitudinales susceptibles de se développer le long des armatures de précontrainte en recouvrement sont en partie cousues par les armatures verticales du poteau. La disposition d'armatures supplémentaires constituées de U verticaux en acier HA (de section Asv) permet d'augmenter le moment résistant à l'état limite ultime, dans le cas de vérification sous combinaisons accidentelles.

Les quantités d'armatures nécessaires Ash et Asv sont déterminées suivant la méthode décrite en annexe 2.

• Cas particulier des poteaux larges On entend par poteaux larges des poteaux comportant des armatures longitudinales intermédiaires, conformément à l'article A.8.1,22 du BAEL. Ces armatures doivent être prolongées dans le clavetage et liaisonnées à leur vis-à-vis par des armatures transversales, disposées au niveau des lits d'armatures de précontrainte (voir schéma).

- 32 -

Forfaitairement, on dispose : - une section d'armatures équivalente à un HA6 par lit d'armatures de précontrainte

T12,5 ; - une section d'armatures équivalente à un HA8 par lit d'armatures de précontrainte

T15. Commentaire : ces armatures ont pour fonction la reprise de la poussée au vide horizontale engendrée par les armatures de précontrainte en recouvrement.

- 33 -

BC1 - ASSEMBLAGES POUTRE-POTEAU-POUTRE CLAVETES PAR CHEVAUCHEMENT DIRECT D'ARMATURES DE PRECONTRAINTE COUDÉES

ELEVATION COUPE TRANSVERSALE

VUE EN PLAN

-34 -

BC2 - ASSEMBLAGES POUTRE-POTEAU-POUTRE CLAVETÉS AVEC ARMATURES DE PRÉCONTRAINTE COUDÉES DÉPASSANTES ET BRELAGE PAR JONCTIONS VERTICALES



N V M T





Conception Les armatures de précontrainte sont coudées dans le plan vertical. Elles sont ancrées dans la masse du béton de clavetage par scellement droit et retour d'angle. Des U verticaux sont disposés de manière à assurer la continuité mécanique des poutres. La transmission des efforts se fait par la jonction avec retour d'angle des armatures en vis-à-vis. Ce type d'assemblage permet la transmission de moments positifs.

Mise en oeuvre Sauf prescription particulière sur le plan de pose, la qualité du béton de clavetage est d'au moins 25 MPa et l'écart entre les résistances caractéristiques du béton de clavetage et du béton préfabriqué est limité à 20 MPa. La pose des poutres sur le poteau doit s'effectuer sur un bain de mortier. Dans le cas de poutres faiblement chargées, la pose à sec peut être envisagée lorsque les surfaces présentent une planéité satisfaisante. Les armatures transversales du poteau et les armatures de couture des plans de jonction sont réalisées à la mise en oeuvre par des U en vis-à-vis. Dans le nœud d’assemblage, la distance libre entre les armatures prises en compte dans les vérifications de résistance à la flexion doit être supérieure ou égale à cg, cg étant la dimension du plus gros granulat.

- 35 -

Dispositions en tête du poteau Pour limiter les risques d'éclatement et de fissuration de la tête des poteaux, il existe plusieurs dispositifs de conception et de renforcement : - Le plus courant consiste à chanfreiner les arêtes de la tête du poteau sur 2 cm x 2 cm

minimum et de prévoir la mise en place de frettes conformément aux Avis Techniques ; cette disposition conduit généralement à mettre le premier cadre à 3 cm au plus de l'arase supérieure du poteau.

- Une autre solution consiste à mettre en œuvre deux cornières métalliques correctement ancrées (pattes d'ancrage par exemple) et reliées entre elles par deux plats soudés. Il est indispensable de prévoir des cadres en tête de béton pour éviter les risques d'éclatement ; ce procédé exige une parfaite mise en œuvre des cornières (horizontalité après pose du poteau) afin de permettre une pose correcte des poutres ; en fonction du milieu ambiant, les cornières doivent être traitées contre la corrosion.

(Schémas voir BC1).


Au droit de la section d'appui on doit vérifier la compression de la bielle et déterminer la section d'armatures d'ancrage nécessaire. La contrainte de compression admissible dans la bielle est déterminée en général à partir du béton de clavetage dont la résistance est moindre que celle des poutres. Dans le cas de file de poutres de structure, il est tenu compte de la traction engendrée par les déformations différées de fluage, retrait et variation de la température. Le raccourcissement unitaire peut être pris égal à 5 10-4 sauf calcul spécifique. Au droit des zones d'appuis, les armatures doivent équilibrer :



Dans le cas des poutres avec plancher, la reprise des efforts de traction peut s'effectuer par les armatures du hourdis dans le cas de charges d'exploitation modérées ; une justification particulière est nécessaire pour les charges d'exploitation élevées. On peut généralement dissocier la section d'armatures comme suit :

- armatures d'effort tranchant : Av ; - armatures de flexion : Am.

Les sections correspondantes sont déterminées conformément à l'annexe 2. Dans le cas de moment positif, sauf à tenir compte des allongements respectifs des armatures en fonction de leur niveau, seules les armatures situées dans le tiers inférieur de la poutre sont à considérer vis-à-vis des efforts de flexion ; il y a lieu de réaliser un recouvrement de tout ou partie des armatures en ajoutant des armatures passives en forme de U permettant d'assurer un recouvrement avec les armatures de précontrainte en attente des poutres. Le calcul des efforts transmis se fait selon les prescriptions de l'annexe 2. Le dimensionnement des armatures passives en recouvrement est effectué conformé-ment au BAEL.

- 36 -

F = M/z

Afin d'assurer une bonne transmission des bielles comprimées, la position entre jonctions verticales et armatures de précontrainte sera définie par rapport aux points d'épure de changement de direction des armatures comme le montre le schéma ci-après :

ptv 22 ≤+

La transmission n'est considérée effective entre deux armatures que si l'angle de la bielle avec l'axe de la poutre est inférieur ou égal à 45°.

• Maîtrise de la fissuration Les fissures susceptibles de se développer le long de la partie verticale des armatures de précontrainte doivent être cousues en disposant des boucles à plat en partie basse de manière à limiter les ouvertures de fissures. Ces boucles sont généralement constituées de 2 U horizontaux (de section Ash), disposés de façon à être ancrés au-delà du recouvrement entre les armatures de précontrainte et les armatures passives (U verticaux) et formant des cadres pour les armatures en attente du poteau. Les fissures longitudinales susceptibles de se développer le long des armatures de précontrainte sont généralement cousues par les armatures verticales du poteau, ainsi que par les U verticaux qui assurent le recouvrement avec les armatures actives.

Armatures en attente du poteau

U horizontaux(section A )sh

Armaturespassives en

recouvrement

La quantité d'armatures nécessaire Ash est déterminée suivant la méthode décrite en annexe 2.

- 37 -

BC2 - ASSEMBLAGES POUTRE-POTEAU-POUTRE CLAVETÉS AVEC ARMATURES DE PRECONTRAINTE COUDEES DÉPASSANTES ET BRELAGE PAR JONCTIONS VERTICALES


VUE EN PLAN

-38 -

BC3 - ASSEMBLAGES POUTRE-POTEAU- POUTRE CLAVETÉS AVEC ARMATURES DE PRÉCONTRAINTE DÉPASSANTES ET BRELAGE PAR BOUCLES À PLAT



N V M T





Conception Les armatures de précontrainte sont coudées dans le plan vertical. Elles sont ancrées dans la masse du béton de clavetage par scellement droit et retour d'angle. Des boucles à plat sont disposées de manière à assurer la continuité mécanique des poutres. Elles sont généralement constituées de 2 U disposés de façon à relier les deux blocs de béton délimités par les ancrages courbes sortant des poutres. La transmission des efforts se fait par embiellement entre les armatures de précontrainte coudées et les boucles à plat. Les extrémités de bielles sont calées dans les parties courbes des armatures. Ce type d'assemblage permet la transmission de moments positifs.

Mise en œuvre Sauf prescription particulière sur le plan de pose, la qualité du béton de clavetage est d'au moins 25 MPa et l'écart entre les résistances caractéristiques du béton de clavetage et du béton préfabriqué est limité à 20 MPa. La qualité du béton de clavetage est d'au moins 25 MPa sauf prescription particulière du plan de pose. La pose des poutres sur le poteau doit s'effectuer sur un bain de mortier. Dans le cas de poutres faiblement chargées, la pose à sec peut être envisagée lorsque les surfaces présentent une planéité satisfaisante. Les armatures transversales du poteau sont réalisées à la mise en oeuvre par des U en vis-à-vis.

- 39 -

Dans le nœud d’assemblage, la distance libre entre les armatures prises en compte dans les vérifications de résistance à la flexion doit être supérieure ou égale à cg, cg étant la dimension du plus gros granulat.

Dispositions en tête du poteau Pour limiter les risques d'éclatement et de fissuration de la tête des poteaux, il existe plusieurs dispositifs de conception et de renforcement : - le plus courant consiste à chanfreiner les arêtes de la tête du poteau sur 2 cm x 2 cm

minimum et de prévoir la mise en place de frettes conformément aux Avis Techniques ; cette disposition conduit généralement à mettre le premier cadre à 3 cm au plus de l'arase supérieure du poteau ;

- une autre solution consiste à mettre en œuvre deux cornières métalliques correctement ancrées (pattes d'ancrage par exemple) et reliées entre elles par deux plats soudés. Il est indispensable de prévoir des cadres en tête de béton pour éviter les risques d'éclatement ; ce procédé exige une parfaite mise en œuvre des cornières (horizontalité après pose du poteau) afin de permettre une pose correcte des poutres ; en fonction du milieu ambiant, les cornières doivent être traitées contre la corrosion.





- l'effort tranchant V concomitant. Dans le cas des poutres avec plancher, la reprise des efforts de traction peut s'effectuer par les armatures du hourdis dans le cas de charges d'exploitation modérées ; une justification particulière est nécessaire pour les charges d'exploitation élevées. On peut généralement dissocier la section d'armatures comme suit :


Les sections correspondantes sont déterminées conformément à l'annexe 2. Dans le cas de moment positif, sauf à tenir compte des allongements respectifs des armatures en fonction de leur niveau, seules les armatures situées dans le tiers inférieur de la poutre sont à considérer vis-à-vis des efforts de flexion ; il y a lieu de réaliser un recouvrement de tout ou partie des armatures en ajoutant des armatures passives en forme de U permettant d'assurer un recouvrement avec les armatures de précontrainte en attente des poutres. Le calcul des efforts transmis se fait selon les prescriptions de l'annexe 2. Le dimensionnement des armatures passives en recouvrement est effectué conformément au BAEL.

- 40 -

F = M/z

Afin d'assurer une bonne transmission des bielles comprimées, la position entre boucles à plat et armatures de précontrainte sera définie par rapport aux points d'épure de changement de direction des armatures comme le montre le schéma ci-après :

ptv 22 ≤+

La transmission n'est considérée effective entre deux armatures que si l'angle de la bielle avec l'axe de la poutre est inférieur ou égal à 45°.

• Maîtrise de la fissuration Les fissures susceptibles de se développer le long de la partie verticale des armatures de précontrainte doivent être cousues en disposant des boucles à plat en partie basse de manière à limiter les ouvertures de fissures. Ces boucles sont généralement constituées de 2 U horizontaux (de section Ash) disposés de façon à être ancrés au-delà du recouvrement entre les armatures de précontrainte et les armatures passives (U horizontaux) en formant des cadres pour les armatures en attente du poteau. Il y a lieu de tenir compte des U à plat assurant un recouvrement avec les armatures de précontrainte après vérification des conditions d'ancrage. Les fissures longitudinales susceptibles de se développer le long des armatures de précontrainte sont en partie cousues par les armatures verticales du poteau.

Armatures en attente du poteau

U horizontaux(section A )sh

Armaturespassives en

recouvrement

La quantité d'armatures nécessaire Ash est déterminée suivant la méthode décrite en annexe 2.

- 41 -

BC3 - ASSEMBLAGES POUTRE-POTEAU- POUTRE CLAVETÉS AVEC ARMATURES DE PRECONTRAINTE DÉPASSANTES ET BRELAGE PAR BOUCLES À PLAT


VUE EN PLAN

-42 -

BC4 - ASSEMBLAGES POUTRE-POTEAU-POUTRE CLAVETÉS PAR CHEVAUCHEMENT DIRECT D'ARMATURES À HAUTE ADHÉRENCE (HA)



N V M T




Ce type d'assemblage convient pour un immeuble d'habitation, de bureau ou un parking. Il peut être utilisé éventuellement pour la réalisation de charpentes industrielles afin de reprendre les moments positifs en tête de poteau.

Conception Les armatures HA sont coudées et présentent un décalage par rapport aux armatures de précontrainte en vis-à-vis. La transmission des efforts se fait par la jonction avec retour d'angle des armatures HA. Les armatures de couture des plans de jonction doivent permettre de reprendre globalement un effort égal à la moitié de l'effort maximal transmis par chaque file de jonctions (jonctions superposées dans un plan vertical). Ce type d'assemblage permet la transmission de moments positifs.

Mise en œuvre Sauf prescription particulière sur le plan de pose, la qualité du béton de clavetage est d'au moins 25 MPa et l'écart entre les résistances caractéristiques du béton de clavetage et du béton préfabriqué est limité à 20 MPa. La pose des poutres sur le poteau doit s'effectuer sur un bain de mortier. Dans le cas de poutres faiblement chargées, la pose à sec peut être envisagée lorsque les surfaces présentent une planéité satisfaisante. Les armatures transversales du poteau et les armatures de couture des plans de jonctions sont réalisées à la mise en œuvre par des U en vis-à-vis. Dans le nœud d’assemblage, la distance libre entre les armatures prises en compte dans les vérifications de résistance à la flexion doit être supérieure ou égale à cg, cg étant la dimension du plus gros granulat.

- 43 -

Dispositions concernant le poteau La position des armatures principales verticales en attente du poteau doit être compatible avec celle des armatures constituant le nœud d'assemblage. Généralement, cette condition est satisfaite lorsqu'elles sont situées à l'extérieur du volume délimité par les armatures dépassantes des poutres. Elles sont encadrées de préférence, dans le nœud, par les armatures de frettage de l'assemblage. Les armatures transversales entourant les armatures principales du poteau doivent satisfaire les exigences de :

- maintien des armatures en cas de compression verticale ; - transmission des efforts horizontaux des poutres au poteau.

Elles doivent représenter un pourcentage au moins égal à celui mis en œuvre en partie courante du poteau.

• Dispositions en tête du poteau Pour limiter les risques d'éclatement et de fissuration de la tête des poteaux, il existe plusieurs dispositifs de conception et de renforcement : - le plus courant consiste à chanfreiner les arêtes de la tête du poteau sur 2 cm x

2 cm minimum et de prévoir la mise en place de frettes conformément aux Avis Techniques ; cette disposition conduit généralement à mettre le premier cadre à 3 cm au plus de l'arase supérieure du poteau ;

- une autre solution consiste à mettre en œuvre deux cornières métalliques correctement ancrées (pattes d'ancrage par exemple) et reliées entre elles par deux plats soudés. Il est indispensable de prévoir des cadres en tête de béton pour éviter les risques d'éclatement ; ce procédé exige une parfaite mise en œuvre des cornières (horizontalité après pose du poteau) afin de permettre une pose correcte des poutres ; en fonction du milieu ambiant, les cornières doivent être traitées contre la corrosion.





- l'effort tranchant V concomitant. Dans le cas des poutres avec plancher, la reprise des efforts de traction peut s'effectuer par les armatures du hourdis dans le cas de charges d'exploitation modérées ; une justification particulière est nécessaire pour les charges d'exploitation élevées.

- 44 -

Comme pour le cas de recouvrements d'armatures de précontrainte (BC1) et si au moins deux lits d'ancrage sont prévus, on peut dissocier la section d'armatures comme suit :



Dans le cas de moment positif, sauf à tenir compte des allongements respectifs des armatures en fonction de leur niveau, seules les armatures situées dans le tiers inférieur de la poutre sont à considérer vis-à-vis des efforts de flexion ; il y a lieu de réaliser un recouvrement de tout ou partie des armatures en ajoutant des armatures passives en forme de U à plat face à face permettant d'assurer un recouvrement avec les armatures de précontrainte en attente des poutres. Le calcul des efforts transmis se fait selon les prescriptions de l'annexe 2.

F = M/z

Les armatures passives sont obligatoirement situées le plus bas possible dans le tiers inférieur des poutres sur un à deux lits en général, en tenant compte de la présence des armatures de précontrainte de chaque poutre et de manière à assurer la pose des poutres en vis-à-vis. La limite d'élasticité des armatures d'ancrage est fonction des armatures à haute adhérence utilisées (Fe E 400 ou 500). Pour la vérification sous combinaison fréquente avec fissuration préjudiciable, il y a lieu de limiter la contrainte admissible dans les armatures d'ancrage en fonction de leur diamètre (Eurocode 2, prEN 1992-1 – 2nd draft – tableau 7.3). Pour tenir compte d'une éventuelle fissuration oblique des âmes des poutres, la longueur des armatures de flexion disposées aux abouts doit être conforme à la règle du décalage définie à l'article 6.3.33 du BPEL 91.

• Maîtrise de la fissuration Les fissures susceptibles de se développer le long de la partie verticale des armatures en acier HA doivent être cousues en disposant des boucles à plat en partie basse de manière à limiter les ouvertures de fissures. Ces boucles sont généralement constituées de 2 U horizontaux (de section Ash), disposés de façon à être ancrés au-delà du recouvrement droit des armatures en acier HA en formant des cadres pour les armatures en attente du poteau. Les fissures longitudinales susceptibles de se développer le long des armatures en acier HA en recouvrement sont en partie cousues par les armatures verticales du poteau. La disposition d'armatures supplémentaires constituées de U verticaux en acier HA (de section Asv) permet d'augmenter le moment résistant à l'état limite ultime, dans le cas de vérification sous combinaisons accidentelles.

- 45 -

Les quantités d'acier nécessaires Ash et Asv sont déterminées suivant la méthode décrite en annexe 2.

• Cas particulier des poteaux larges On entend par poteaux larges des poteaux comportant des armatures longitudinales intermédiaires, conformément à l'article A.8.1,22 du BAEL. Ces armatures doivent être prolongées dans le clavetage et liaisonnées à leur vis-à-vis par des armatures transversales, disposées au niveau des lits d'armatures HA (voir schéma BC1). Forfaitairement, on dispose : - une section d'armatures équivalente à un HA6 par lit d'armatures HA 12 ; - une section d'armatures équivalente à un HA8 par lit d'armatures HA 16. Commentaire : ces armatures ont pour fonction la reprise de la poussée au vide horizontale engendrée par les armatures HA en recouvrement.

- 46 -

BC4 - ASSEMBLAGES POUTRE-POTEAU-POUTRE CLAVETÉS PAR CHEVAUCHEMENT DIRECT D'ARMATURES HA ELEVATION COUPE TRANSVERSALE

VUE EN PLAN

-47 --47 -

BC5 - ASSEMBLAGES POUTRE-POTEAU-POUTRE BROCHÉS AVEC APPUI NEOPRENE OU APPUI GLISSANT

Fonction Assemblage réalisant une articulation entre poutre et poteau (valable aussi pour poutre-voile et poutre-poutre...), absorbant éventuellement tout ou partie des déplacements. Il n’existe pas d’autre liaison susceptible de gêner la rotation dans le plan de la poutre(1) (absence de continuité à travers la dalle vers la poutre en vis-à-vis ou le poteau). (1) Une liaison au niveau de la dalle, par exemple, génère des moments hyperstatiques et des

sollicitations dans les broches et appareils d'appui. Ces cas ne sont pas visés ici.


N

V

M

T

appui glissant

autres cas

Poutre ⇔ poteau NON OUI OUI NON OUI éventuel

Poutre ⇔ poutre NON(2) NON(2) NON NON(2) (2) les efforts peuvent cheminer de poutre à poutre à travers le support.

Ce type d'assemblage convient parfaitement pour la réalisation de charpentes industrielles. Il peut être utilisé pour les planchers. Dans ce cas, le plancher est constitué d'une dalle coulée en œuvre pour tout ou partie. La continuité sur appui intermédiaire pourra être assurée par une dallette de continuité désolidarisée des poutres sur une certaine longueur. Cette solution peut être adoptée pour les parkings.

Conception Les appuis autorisent dans tous les cas la libre rotation de la poutre autour d’un axe perpendiculaire à son axe longitudinal. En fonction de la possibilité de déplacement relatif poutre/support suivant l’axe longitudinal de l’élément porté, on distingue :

- les appuis sans déplacement relatif ; - les appuis avec déplacement par distorsion du néoprène ; - les appuis glissants.

La poutre ne présente pas d’armatures dépassantes. Les armatures de précontrainte sont arasées au nu du béton et protégées contre la corrosion par un revêtement approprié. La rotation angulaire résultant du non parallélisme des faces d’appuis (poutres en pente) doit être prise en compte dans le dimensionnement de l’appareil d’appui. Généralement, lorsque la pente est supérieure ou égale à 1 %, l’extrémité de la poutre est biseautée afin de reconstituer une zone de contact parallèle à la surface d’appui. Une autre solution consiste à disposer un bain de mortier de 3 à 4 mm d'épaisseur moyenne sur l'appareil d'appui et descendre la poutre dessus (pose à "mortier soufflant"), à condition d'enlever les coulures de mortier autour de l'appareil d'appui.

- 49 -

Des boucles à plat doivent être disposées à l'extrémité des poutres, autour de réservations afin de reprendre les efforts éventuels de fendage. Les boucles à plat disposées en partie inférieure de la poutre constituent des frettes vis-à-vis des efforts horizontaux. Afin d'assurer cette fonction, elles doivent être disposées sur une hauteur n'excédant pas la distance des broches à l'about de la poutre. Leur façonnage est conçu de telle sorte que le brin considéré efficace soit distant de l'axe de la broche d'une valeur au plus égale à la distance axe broche - retour perpendiculaire du même brin.

p ≥ t

v ≤ d

La poutre peut être simplement posée sur l’appui néoprène sans brochage. Il est dans ce cas nécessaire de prévoir un dispositif annexe assurant sa stabilité au renversement. Elle peut également être liaisonnée au support par une ou plusieurs broches laissées en attente dans ce dernier ou scellées après pose des poutres. Les broches sont disposées sur l’axe du néoprène, perpendiculairement à l’axe longitudinal de la poutre afin de ne pas gêner la libre rotation. Elles peuvent être extérieures à la poutre ou traversantes. Lorsqu’elles sont extérieures, elles sont disposées de part et d’autre de la poutre, une pièce métallique bridant cette dernière. En fonction du principe de montage, la liaison peut constituer un assemblage "serré" ou "glissant". Dans le cas de broches traversantes, la poutre comporte des fourreaux dont la forme est compatible avec les dimensions des broches, les mouvements éventuels et les tolérances d’exécution. La liaison broches-poutre peut être réalisée :

- par scellement dans les fourreaux à l’aide d’un mortier sans retrait ; - par un assemblage "serré" avec écrous et rondelles, les broches étant dans ce cas

des tiges filetées. Le fourreau est rempli par un mortier comme indiqué ci-avant ; - par un assemblage "glissant" avec écrou contre écrou et rondelle ou écrou avec

plaque téflon, pour une liaison à la tige filetée autorisant le déplacement de la poutre par rapport au support. Le matériau de remplissage est dans ce cas, obligatoirement ductile et compressible.

Lorsque la liaison est réalisée par adhérence, le fourreau est obligatoirement un fourreau métallique. Afin de permettre le passage des broches il est généralement nécessaire de percer les appuis néoprène. Dans le cas des appuis sans déplacement relatif, le percement est

- 50 -

réalisé à la dimension de la broche. Pour des appuis à déplacement, la réservation est augmentée afin de permettre le mouvement dans la direction des déformations. Dans le cas des appuis glissants, le percement dans le néoprène est réalisé à la dimension de la broche et la plaque de glissement est percée avec une réservation autorisant les déplacements. Dans tous les cas, il est nécessaire de vérifier que, dans la situation la plus défavorable, il n’y a pas contact entre les poutres et le support ou entre deux poutres en vis-à-vis. Le tableau suivant résume les dispositions compatibles avec les différents principes de fonctionnement de la liaison d’appui.

Sans déplacement

relatif Avec déplacement par distorsion du

néoprène Appui glissant

Type de néoprène Néoprène et néoprène fretté

Néoprène et néoprène fretté

Appareil d’appui glissant

Nature Acier à haute

adhérence ou tige filetée

Tiges filetées Tiges filetées

Disposition Traversantes Extérieures ou traversantes

Extérieures ou traversantes

Broches

Assemblage « Serré » « Glissant » « Glissant »

Nature Acier - - Fourreau

Remplissage Produit de scellement Produit ductile Produit ductile

Néoprène Passage broche Passage

broche+jeux pour déplacements

Passage broche

Percement Plaque de glissement - -

Passage broche + jeux pour

déplacements

Mise en œuvre Lorsque le support comporte des broches en attente, celles-ci sont compatibles avec les dispositions retenues pour la poutre (tiges filetées, barres haute adhérence). Leur implantation dans l’élément porteur, la mise en oeuvre de ce dernier ont été réalisées avec le plus grand soin, afin de réduire au maximum les tolérances de position et de verticalité. L’élément porteur comporte un frettage en tête et les broches sont entourées par des armatures transversales dimensionnées suivant les indications fournies dans le CPTP de l’avis technique. Des dispositions équivalentes peuvent être admises dans la mesure où elles assurent une fonction équivalente.

Dispositions concernant le poteau Les armatures transversales entourant les armatures principales du poteau doivent satisfaire les exigences de :

- maintien des armatures en cas de compression verticale ;

- 51 -

- transmission des efforts horizontaux des poutres au poteau ; - résistance aux efforts d'éclatement et d'équilibre général dus aux forces localisées.

Elles doivent représenter un pourcentage au moins égal à celui mis en œuvre en partie courante du poteau ; le premier cadre dans le poteau devant être situé à moins de 3 cm de l'arase supérieure. Les appareils d’appui doivent être posés sur une surface plane et horizontale. Si nécessaire, la pose peut être réalisée sur bain de mortier. Dans le cas où les vérifications de non glissement ou non cheminement ne sont pas satisfaites, il y a lieu de recourir, au niveau du support et de la poutre, à l’une des solutions suivantes :

- réalisation d’engravures de 5 mm dans laquelle on viendra loger l’appareil d’appui ; - réalisation de taquets d’arrêt ; - collage des faces en contact.

Lorsque de telles dispositions sont nécessaires, elles sont obligatoirement mentionnées sur le plan de pose. L’appareil d’appui est mis en place en s’assurant que l’on ait ménagé les jeux éventuels permettant son bon fonctionnement ainsi que les distances relatives au bord du support et de l’about de la poutre. On se réfère aux indications définies par le fournisseur et/ou les indications fournies dans le plan de pose. On veillera à protéger la zone d’appui afin de ne pas créer de points d’appui parasites. Ainsi, dans le cas de bétonnage à proximité de l’appui, on évitera toute introduction de laitance entre l’élément porté et le support. On s’assurera au moment de la pose de l’espace entre poutres. Ce dernier devra également être protégé de tout remplissage ultérieur. Après mise en place des poutres, le poseur vérifie que l’espace restant entre la broche et le fourreau ménage les jeux nécessaires. Les fourreaux sont ensuite remplis avec le produit spécifié sur le plan de pose. Dans le cas de remplissage au mortier, on vérifiera après réalisation, qu’il n’y a pas eu d’introduction de mortier entre la poutre et son support. Si les broches sont des tiges filetées, la mise en place des rondelles, écrous et contre-écrous éventuels est réalisée en respectant les prescriptions données par le plan de pose.

Principes de dimensionnement • Dimensionnement des broches

Elles sont dimensionnées en fonction des sollicitations et du type de liaison. En l’absence de disposition particulière, elles doivent assurer la tenue de la poutre au renversement. Dans le cas d’appui sans déplacement relatif, les broches fonctionnent en "goujons" pour équilibrer les efforts liés aux déformations différées dans la file (raccourcissement et dilatation). Dans le cas de liaison par scellement, et lorsque la longueur de tige filetée est suffisante, les broches travaillent en traction - compression pour équilibrer les sollicitations de flexion (effort de renversement et torsion).

- 52 -

Pour les tiges filetées dont la longueur ne permet pas le transfert des efforts à travers le produit de scellement, la broche ne pourra fonctionner qu’en traction et non en compression. Dans le cas des appuis avec déplacement par distorsion du néoprène et dans le cas des appuis glissants, les broches ne sont pas sollicitées en goujons. Elles ne sont susceptibles que de travailler en traction sous sollicitations de flexion. La vérification de stabilité sera conduite en flexion composée en homogénéisant les sections d’acier efficaces et la section de néoprène.

• Dimensions minimales des fourreaux La dimension des fourreaux doit permettre la mise en place des poutres en tenant compte des tolérances de fabrication et de mise en oeuvre et en ménageant les jeux nécessaires au bon fonctionnement de l’assemblage. Soient les dimensions du fourreau bf x hf où hf est relatif à la dimension mesurée parallèlement à l’axe longitudinal de la poutre et bf la dimension transversale. Les dimensions minimales exprimées en mm, dans le cas d’un appui sans déplacement relatif :

23

22bf aa210h ∆+∆++φ≥

25b bf +φ≥

on peut toutefois admettre des valeurs inférieures respectant au minima 15b bf +φ≥ , à condition de réduire de 2/3 les surfaces de contact

broches-mortier de scellement dans les vérifications d’adhérence ;

et dans le cas d’un appui à déplacement par distorsion ou d’un appui glissant :

x2aa2h 23

22bf ∆+∆+∆φ≥ +

y215b bf ∆++φ≥

Dans ces expressions :

∆a2 est liée à la tolérance de positionnement des éléments porteurs et définie dans le tableau ci-dessous ;

∆a3 est liée à la tolérance de longueur de la poutre et définie dans le tableau ci-dessous ;

∆x est la valeur du jeu nécessaire dans le sens longitudinal de la poutre ;

∆y est la valeur du jeu nécessaire dans le sens transversal à la poutre.

Nature du support Acier ou élément préfabriqué Maçonnerie ou béton coulé en place

∆a2 L / 1 200

≥ 10 mm et ≤ 30 mm L 1 200 + 5

≥ 15 mm et ≤ 40 mm ∆a3 L / 2 500 L / 2 500

Dans ce tableau L représente la longueur de la poutre, les unités sont des millimètres.

Commentaire : les valeurs de tolérances et des dimensions minimales requises sont issues des préconisations de l'article 12.6.9.2 du prEN 1992-1 : 2001 (2nd draft).

- 53 -

• Dimensionnement de l’appui néoprène L’appui néoprène est défini par ses dimensions en plan a × b, sa constitution en épaisseur (néoprène, frettes métalliques), l’éventuelle plaque de glissement. La dimension a est mesurée suivant l’axe longitudinal de la poutre, b est la dimension perpendiculaire. Le tableau suivant définit les valeurs minimales pour a en fonction de la contrainte moyenne et de la longueur de la poutre : on vérifiera a ≥ amini. La dimension b doit respecter les deux conditions illustrées sur le schéma de la section transversale : - ménager un retrait b2 par rapport au nu du poteau, b2 est défini dans le tableau

suivant ; - dans le cas de profil en I, être limitée à la zone de diffusion à 45° de la bielle depuis

la largeur bo de l’âme (b ≤ bo + 2x). En fonction de son type, l’appui sera vérifié suivant les indications fournies dans l’annexe correspondante. La réaction d’appui, les rotations angulaires sont celles résultant du chargement de la poutre et de ses déformations dans ses différentes phases. Il sera en particulier tenu compte de la rotation due à la contre-flèche. L’action de la précontrainte sera évaluée avec sa valeur probable. Pour les appuis sans déplacement relatif, les broches équilibrant les efforts horizontaux, la vérification sera effectuée en négligeant, pour le néoprène, les efforts et déformations correspondantes. Dans la mesure où le percement du néoprène est réalisé aux dimensions des broches, avec un jeu réduit, il n’y a pas lieu de vérifier la condition de non-glissement de l’appui. Dans le cas des appuis avec déplacement par distorsion du néoprène, ce dernier supporte les déformations liées aux déplacements de la poutre et est donc vérifié en conséquence. Même si l’appui est traversé par les broches, compte tenu des jeux nécessaires, les conditions de non glissement devront également être vérifiées. Lorsque l’appui glissant est traversé par des broches et que le percement est réalisé avec un jeu réduit, il n’est pas nécessaire de vérifier la condition de non-cheminement.

• Pénétration de la poutre sur le support La pénétration de la poutre sur le support notée "p", représentée sur la vue en élévation, est déterminée en fonction : - de la dimension a de l’appui néoprène ; - du retrait minimum a2 nécessaire par rapport au nu de l’élément porteur ; - du retrait minimum a3 nécessaire par rapport à la face d’about de la poutre ;

- du déplacement probable de l’about de la poutre −∆x , tendant à diminuer la profondeur d’appui, sous l’effet des forces extérieures, des déformations différées (retrait, fluage), de la diminution de température. Dans le cas d’appui sans déplacement relatif ; 0x =∆ −

- des tolérances ∆a2 et ∆a3 telles que définies ci-avant.

23

2232 aaxaaap ∆+∆+∆+++≥ −

- 54 -

Le tableau suivant fournit les valeurs a2 et a3 en fonction du taux de contrainte cd

ed

fσ

où :

σ est la contrainte effective de calcul sur le support évaluée sous

sollicitations à l'ELU (

ed

bxaFed

ed =σ avec Fed la réaction à l'ELU) ;

f est la plus faible résistance de calcul entre celle du béton de l’élément

porteur et celle de la poutre (

cd

b

28ccd

ff

γ= ).

cd

ed

fσ

≤ 0,15 > 0,15 et ≤ 0,40 > 0,40

Poutres de plancher 90 110 140

Poutres de structure 110 130 160 amini

Pannes de toiture 45 55 70 fc28 ≥ 30 MPa 10 15 25

a2 ou b2 (1)

fc28 < 30 MPa 20 25 35

a3 15 15 15 (valeurs minimales en mm)

(1) Ces valeurs sont applicables lorsque la contrainte effective de calcul sur le support évaluée sous sollicitations à l'état limite de service est inférieure à 10 MPa. Dans le cas contraire il y a lieu de disposer des cornières en tête de poteau ou de retenir pour a2 et b2 la valeur de 90 mm.

• Autres dimensions La représentation de l’appui en élévation fournit les dimensions minimales à respecter. Distance minimale axe des broches-nu du poteau : max (70 mm ; b/5) Distance minimale axe du fourreau-about de poutre : 100 mm. Distance minimale entre about de poutre et fourreau : 50 mm. Distance minimale entre abouts de poutres en vis-à-vis :

23

22 a2a2d10d ∆+∆+∆+≥ −

et mm 30d ≥

∆d- correspond à la diminution du vide (d) liée au déplacement probable des poutres en vis-à-vis, sous l’effet des forces extérieures, de l’élévation de température...

+∆x

Dans le cas d’appui sans déplacement relatif . 0d =∆ −

• Cas particulier des poteaux circulaires Dans le cas des poteaux de section circulaire, la pénétration de la poutre est mesurée le long du bord extérieur de l'appui néoprène. Le retrait minimum a2 est donc la distance entre le coin de l'appareil d'appui néoprène et le nu du poteau comme le montre le schéma ci-après.

- 55 -

Les dimensions de l'appareil d'appui néoprène (a x b) doivent permettre de respecter les préconisations du tableau page 42. Dans le cas contraire, un chapiteau rectangulaire sera nécessaire.

- 56 -

BC5 - ASSEMBLAGES POUTRE RECTANGULAIRE -POTEAU-POUTRE RECTANGULAIRE BROCHÉS AVEC APPUI NEOPRENE

ELEVATION COUPE TRANSVERSALE : 1 OU 2 BROCHES

VUE EN PLAN AVEC UNE OU DEUX BROCHES PAR POUTRE

-57 -

BC5 - ASSEMBLAGES POUTRE-POTEAU-POUTRE BROCHÉS AVEC APPUI NEOPRENE


ENGRAVURES SOUS POUTRE

-58 -

5.

ASSEMBLAGES POUTRE-POUTRE

_____________________

- 59 -

BB1 - ASSEMBLAGES POUTRE NON GRUGEE-POUTRE A ENCOCHE-POUTRE NON GRUGEE

Fonction Assemblage réalisant une continuité mécanique entre une poutre principale à encoche traversante et deux poutres non grugées.

Sollicitation

Transmission N V M T

Poutre non grugée ⇔ poutre à encoche OUI OUI OUI(1) OUI(1)

éventuel

Poutre non grugée⇔ poutre non grugée OUI OUI(1)

éventuel OUI(1) OUI éventuel

(1) les armatures préconisées ne sont à mettre en place que si ces sollicitations existent.

Ce type d'assemblage convient pour un immeuble de bureau ou un parking. Il est peu utilisé en immeuble d'habitation à cause de la retombé des poutres secondaires.

Conception Les poutres principales présentent des encoches traversantes d'une hauteur égale à la retombée des poutres non grugées et dont la largeur est égale à celle des poutres augmentée de 2 cm minimum. Les poutres non grugées présentent des armatures de précontrainte ancrées dans la masse du béton de clavetage de l'encoche par scellement droit et retour d'angle. Lorsque l'ancrage total des armatures dans le clavetage s'avère impossible, la mise en place de barres relevées dans ces poutres peut permettre de reprendre jusqu'à 50 % de l'effort tranchant. Ce type d'assemblage permet la transmission de moments positifs. Mais dans les cas les plus fréquemment rencontrés, les charges permanentes étant largement plus importantes que les charges libres, il n'y a pas de moment positif et pas de nécessité de faire recouvrir les armatures d'ancrage.

Mise en œuvre La qualité du béton de clavetage et du béton de 2ème phase du plancher est d'au moins 25 MPa sauf prescription particulière du plan de pose. La pose des poutres non grugées sur la poutre principale nécessite souvent la mise en place d'un dispositif d'étaiement au droit de chaque encoche ; l'appui provisoire poutre-poutre, avant clavetage, s'effectue sur une surface plane et un bain de mortier éventuel. La largeur d'appui provisoire de la poutre non grugée dans l'encoche est généralement

- 61 -

faible (2 à 5 cm). L'étaiement s'impose alors pour des raisons de résistance de la poutre principale mais aussi pour des raisons de sécurité en phase de construction. L'enlèvement des étais a généralement lieu à la fin de la réalisation du plancher lorsque tous les bétons de clavetage et de 2ème phase ont acquis la résistance requise.

Principes de dimensionnement • Poutres principales (à encoche) La présence d'encoche traversante dans la poutre principale impose la mise en place d'armatures de renfort capables de reprendre la totalité des efforts transmis par les poutres non grugées (V + M/z). Deux types de renfort sont possibles : - Barres droites sous l'encoche + cadres de suspentes de part et d'autre de l'encoche :

Du fait de la présence de l'encoche dans la poutre, l'effort tranchant V transmis par la nervure est repris ici par les armatures et . Leur section est déterminée par la formule V/2σs.

- Barres relevées en "bateau" placées sous l'encoche et ancrées dans le plancher en partie supérieure. Leur section est déterminée par la formule V/√2 σs.

- 62 -

Les vérifications des contraintes de flexion dans les phases de détension, de manutention, de mise en œuvre et de mise en service, tiennent compte de la présence de l'encoche.

Lorsqu'il est nécessaire, un dispositif de renforcement peut être mise en œuvre au niveau de l'encoche afin de rigidifier la section (armatures filantes en partie supérieure de l'encoche).

• Poutres secondaires (non grugées) La mise en place de barres relevées en about de poutre (limitée à 50 % de l'effort tranchant) permet de réduire la compression dans la bielle et assure la suspension directe de la part correspondante de l'effort tranchant.

Le recouvrement des armatures équilibrant les moments positifs est traité comme dans le cas des liaisons poteaux-poutres (BC2).

Ce type de disposition d'appui doit être examiné en tenant compte : - de la géométrie réelle des armatures (façonnage) ; - de l'incidence des tolérances dimensionnelles ou de pose.

Cet examen peut conduire à modifier les solutions de ferraillage ou à renforcer les sections mises en œuvre.

Dans le cas exceptionnel de moment positif au droit de l'encoche, il faut veiller à réaliser le recouvrement de tout ou partie des armatures vis-à-vis des effets de ce moment (voir principe de dimensionnement des assemblages BC2).

- 63 -

BB1 - ASSEMBLAGES POUTRE NON GRUGEE-POUTRE A ENCOCHE-POUTRE NON GRUGEE.

POUTRE DE RIVE - RENFORTS : ACIERS EN BATEAU POUTRES CONTINUES - RENFORTS : ACIERS EN BATEAU

POUTRE DE RIVE - RENFORTS : ACIERS DROIT + SUSPENTES POUTRES CONTINUES - RENFORTS : ACIERS DROIT + SUSPENTES

-64 -

BB2 - ASSEMBLAGES POUTRE GRUGEE-POUTRE A ENCOCHE-POUTRE GRUGEE

Fonction Assemblage réalisant une continuité mécanique entre une poutre principale à encoche traversante et deux poutres grugées.

Sollicitation


Poutre grugée ⇔ poutre à encoche OUI OUI OUI(1) OUI(1)

éventuel

Poutre grugée⇔ poutre grugée OUI OUI(1)

éventuel OUI(1) OUI éventuel

(1) les armatures préconisées ne sont à mettre en place que si ces sollicitations existent.

Ce type d'assemblage convient pour un immeuble de bureau ou un parking. Il est peu utilisé en immeuble d'habitation à cause de la retombé des poutres secondaires.

Conception Les poutres principales présentent des encoches traversantes d'une hauteur égale à la hauteur du becquet des poutres grugées et dont la largeur est égale à celle des poutres augmentée de 2 cm minimum. Les poutres grugées présentent des armatures de précontrainte sciées à ras et des armatures en renfort dans le becquet ancrées dans la masse du béton de clavetage de l'encoche par scellement droit et retour d'angle dans le plancher. Lorsque l'ancrage total de ces armatures dans le clavetage s'avère impossible, la mise en place de barres relevées dans ces poutres peut permettre de reprendre jusqu'à 50 % de l'effort tranchant. Ce type d'assemblage, lorsque le becquet est de hauteur réduite, ne permet pas la transmission de moments positifs.

Mise en œuvre La qualité du béton de clavetage et du béton de 2ème phase du plancher est d'au moins 25 MPa sauf prescription particulière du plan de pose. Sauf indication contraire, la pose des poutres grugées sur la poutre principale nécessite la mise en place d'un dispositif d'étaiement supportant les poutres secondaires au droit de chaque encoche ; l'appui provisoire poutre-poutre avant clavetage s'effectue sur une surface plane et un bain de mortier éventuel. La largeur d'appui provisoire de la poutre grugée dans l'encoche est généralement faible (2 à 5 cm). L'étaiement s'impose alors pour des raisons de résistance de la poutre principale mais aussi pour des raisons de sécurité en phase de construction. L'enlèvement des étais a généralement lieu à la fin de

- 65 -

la réalisation du plancher lorsque tous les bétons de clavetage et de 2ème phase ont la résistance requise. Une pose sans dispositif d'étaiement est possible à condition de vérifier la résistance du becquet sous l'effet des charges lors de la mise en œuvre en tenant compte des armatures et de leur ancrage dans le béton (profondeur d'appui suffisante, vérification de la zone d'appui simple d'about…).

Principes de dimensionnement • Poutre principale (à encoche)

Les sollicitations dans la poutre principale V et M sont déterminées en tenant compte de la réduction de hauteur résistante au droit de l'encoche lorsque le clavetage ne reconstitue pas la section courante. Il y a lieu de disposer des armatures de renfort capables de reprendre la totalité des efforts, V + M/z, transmis par les poutres grugées avec z correspondant à la hauteur résistante réduite. Deux types de renfort sont possibles : - barres droites sous l'encoche + cadres de suspentes de part et d'autre de

l'encoche (voir schéma 1 BB1) ; - barres relevées en "bateau" placées sous l'encoche et ancrées dans le plancher en

partie supérieure (voir schéma 2 BB1).

Les vérifications des contraintes de flexion dans les phases de détension, de manutention, de mise en œuvre et de mise en service, tiennent compte de la présence de l'encoche. Lorsqu’il est nécessaire, un dispositif de renforcement peut être mis en œuvre au niveau de l'encoche afin de rigidifier la section (armatures longitudinales en partie supérieure de l'encoche).

• Poutres secondaires (grugées) Dans une file de poutres continues, les sollicitations sont déterminées en tenant compte d'une réduction de hauteur au voisinage des appuis. La reprise de l’effort tranchant total V d’une poutre grugée nécessite la mise en place de suspentes As. La compression dans la bielle peut être réduite si nécessaire par la mise en place de barres relevées en about de poutres dont la section A3 est dimensionnée pour reprendre un effort V2 au plus égal à 50 % de V. L’effort V1 = V – V2 est à reprendre par des suspentes (As). Les armatures longitudinales équilibrant les moments positifs et négatifs sur appuis sont déterminées en tenant compte de la réduction de section due au grugeage. Les armatures en chapeau doivent respecter les règles de non fragilité pour la section de clavetage. Le recouvrement des armatures équilibrant les moments positifs est traité comme dans le cas des liaisons poteaux-poutres (BC2). Ce type de disposition d'appui doit être examiné en tenant compte : - de la géométrie réelle des armatures (façonnage) ; - de l'incidence des tolérances dimensionnelles ou de pose.

Cet examen peut conduire à modifier les solutions de ferraillage ou à renforcer les sections mises en œuvre.

- 66 -

(A3)max = ss σ2

VVσ

2.2 =

Nota : Les cadres de suspentes As peuvent être remplacés par des aciers en U d'axe

horizontal (voir schémas page 56). Les cadres As doivent être répartis au maximum sur la largeur de la bielle (2).

- 67 -

BB2 - ASSEMBLAGES POUTRE GRUGEE-POUTRE A ENCOCHE-POUTRE GRUGEE.

POUTRE DE RIVE - RENFORTS : ACIERS EN BATEAU POUTRES CONTINUES - RENFORTS : ACIERS EN BATEAU

POUTRE DE RIVE - RENFORTS : ACIERS DROIT + SUSPENTES POUTRES CONTINUES - RENFORTS : ACIERS DROIT + SUSPENTES

-68 -

6.

ASSEMBLAGES POUTRE-PANNE

_____________________

- 69 -

BP1 - ASSEMBLAGES PANNE-POUTRE-PANNE GOUJONNES AVEC BECQUET D'APPUI

Fonction Assemblage réalisant une articulation entre les pannes et la poutre :

Sollicitation


Panne ⇔ poutre OUI OUI NON OUI éventuel

Panne ⇔ panne OUI NON NON NON

Ce type d'assemblage convient pour la réalisation de la couverture des bâtiments industriels.

Conception La transmission des efforts se fait par recouvrement de boucles à plat positionnées dans les becquets d'appui pour la liaison panne-panne et par goujonnage pour la liaison panne-poutre. Les becquets des pannes sont posés sur appui néoprène autorisant leur libre rotation. La vérification des ailes des têtes des poutres en I sous charges localisées doit être effectuée à partir d'un calcul de béton armé du type "console courte" prenant en compte un nu d'appui de la console situé dans le plan du nu de l'âme de la poutre. La largeur efficace à considérer dans cette vérification est déterminée par une diffusion à 45° à partir de la largeur d'appui de la panne au nu de l'âme de la poutre en I.

Mise en œuvre La qualité du béton de clavetage est d'au moins 25 MPa sauf prescription particulière du plan de pose. La pose des pannes s'effectue sur une surface plane généralement sur néoprène non fretté ou un bain de mortier. La longueur libre du becquet (entre le flanc de la poutre et le raccordement becquet-panne) doit être vérifiée à la pose. Toute variation dimensionnelle notable peut entraîner une diminution de la sécurité.

Prédimensionnement • Dimensionnement de l'appui néoprène

L’appui néoprène est défini par ses dimensions en plan a × b et sa constitution en épaisseur (néoprène, frettes métalliques). La dimension a est mesurée suivant l’axe longitudinal de la poutre, b est la dimension perpendiculaire.

- 71 -

Le tableau suivant définit les valeurs minimales pour a en fonction de la contrainte moyenne et de la longueur de la panne : on vérifiera a ≥ amini. La dimension b doit ménager un retrait b2 par rapport à la largeur du becquet, b2 est défini dans la tableau suivant. Les réactions d’appui et les rotations angulaires sont celles résultant du chargement de la panne et de ses déformations dans ses différentes phases. Il sera en particulier tenu compte de la rotation due à l'action de la précontrainte ; celle-ci sera évaluée avec la valeur probable. Ce système d'assemblage étant sans déplacement relatif, les broches équilibrent les efforts horizontaux, la vérification sera effectuée en négligeant, pour le néoprène, les efforts et déformations correspondantes.

• Pénétration de la panne sur la poutre La pénétration de la panne sur la poutre notée « p », représentée sur le schéma des dispositions constructives, est déterminée en fonction : - de la dimension a de l’appui néoprène ; - du retrait minimum a2 nécessaire par rapport au nu de l'aile de la poutre ; - du retrait minimum a3 nécessaire par rapport à la face d’about de la panne ;

- des tolérances ∆a2 et ∆a3 telles que définies ci-avant.

23

2232 aaaaap ∆+∆+++≥

Nature du support Acier ou élément préfabriqué Maçonnerie ou béton coulé en place

∆a2 L / 1 200

≥ 10 mm et ≤ 30 mm L / 1 200 + 5

≥ 15 mm et ≤ 40 mm ∆a3 L / 2 500 L / 2 500

Le tableau suivant fournit les valeurs a2 et a3 en fonction du taux de contrainte cd

ed

fσ

où :

- est la contrainte effective de calcul sur le support évaluée sous sollicitations ELU ; edσ

- est la plus faible résistance de calcul entre celle du béton de l’élément porteur et

celle de la poutre (

cdf

b

28ccd

fγ

=f ).

cd

ed

fσ

≤ 0,15 > 0,15 et ≤ 0,40 > 0,40

amini pannes de toiture 45 55 70 fc28 ≥ 30 MPa 10 15 25

a2 ou b2 fc28 < 30 MPa 20 25 35

a3 15 15 15 (valeurs minimales en mm)

- 72 -

• Dimensionnement des abouts des pannes Outre la connaissance du système d'efforts (R et éventuellement H) appliqué au becquet, il est particulièrement important de bien apprécier la position du point de passage de la réaction verticale R par rapport à la section d'encastrement de becquet. Le grugeage des abouts de pannes nécessite la mise en place d'armatures de béton armé pour assurer la transmission des efforts.

- Armatures horizontales de section A1 disposées dans le 1/3 inférieur de la panne et dont l'ancrage est assuré sur une longueur L (voir ci-après) ;

- Armatures de suspentes de section As étalées sur la longueur L reprenant un effort égal à la réaction d'appui R qu'elles reportent en tête de la bielle d'appui. La valeur de L se trouve donc limitée en fonction de la hauteur du becquet d'appui de la panne, de la largeur "a" de l'appareil d'appui, de sa position par rapport au nu de la poutre "a2" et du jeu de 2 cm comme le montre le schéma ci-après. L’enrobage du premier cadre par rapport à la face d’about en retombée doit être au plus égal à 2,5 cm.

Commentaire : - des barres relevées peuvent être utilisées en complément des armatures As, l'effort repris est alors limité à R/2. Le calcul devra être adapté en fonction des dispositions retenues.

- la retombée de la panne peut être droite ou très légèrement inclinée. Dans ce cas, les armatures de suspentes As peuvent être verticales à condition de respecter les dispositions ci-dessus.

- Armatures horizontales de section A2 dans le becquet pour reprendre l'effet de la réaction verticale d'appui (et éventuellement horizontale Fh). Il y a lieu de vérifier l'effet de la flexion localisée de la console d'appui. La section A2 mise en place est le maximum de :

- 73 -

A2 = max

σ+

σσ

+

s

h

ss

h Fz

M,

FR

avec : M = R e ; e : distance entre axe de l'appareil d'appui au centre de gravité des

suspentes As ;

e = 2a

+ a2 + ∆a2 + j + 2L

;

z = bras de levier déterminé à partir de la position des armatures A2 dans le becquet, par la méthode des consoles courtes lorsque h/e > 1 ou par un calcul en flexion conformément au BAEL dans le cas contraire.

En avant du becquet, les armatures A2 se prolongent au moins dans la panne d'une longueur (d1 + ls) à partir de la dernière suspente, avec ls la longueur d'ancrage droit.

- La hauteur minimale du becquet sera de 15 cm. Cette hauteur pourra être diminuée par justification d'une étude particulière.

- Les armatures A1 et As reprennent les mêmes efforts, elles pourront être remplacées par un seul type d'acier en forme de U disposé verticalement. Cette solution sera préférée dans le cas où la valeur de L ne permet pas la mise en place d'armatures As.

Les armatures longitudinales en partie supérieure du becquet ne sont pas dimensionnées pour équilibrer 0,15 Mo mais respectent la condition de non fragilité vérifiée sur la section transversale du becquet.

La fiabilité d'un bon fonctionnement des becquets est liée à l'efficacité et à la rigueur de mise en œuvre des armatures prévues pour assurer l'équilibre des efforts. Il est recommandé de réaliser des dessins à grande échelle, en respectant en particulier les rayons de courbure de ces armatures. La rigueur de la mise en œuvre exige le respect des cotes de ferraillage en optant de préférence pour les cages d'about préfabriquées et rigides dont la position après coulage pourra être contrôlée à l'aide d'un témoin visible.

- 74 -

BP1 - ASSEMBLAGES PANNE-POUTRE-PANNE GOUJONNÉS AVEC BECQUET D'APPUI

DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES ELEVATION

VUE EN PLAN

-75 -

-

BP2 - ASSEMBLAGES PANNE-POUTRE-PANNE CLAVETES AVEC BECQUET D'APPUI

Fonction Assemblage réalisant un clavetage collaborant entre les pannes à becquet et la poutre :

Sollicitation


Panne ⇔ poutre OUI OUI NON OUI(1)

éventuel

Panne ⇔ panne OUI OUI(1)

éventuel OUI(1)

éventuel OUI(1)

éventuel (1) Les armatures préconisées ne sont à mettre en place que si ces sollicitations

existent.


Conception La transmission des efforts se fait par recouvrement des armatures en attente positionnées dans les becquets d'appui pour la liaison panne-panne et par des armatures en attente dans les poutres pour la liaison panne-poutre. Les armatures supérieures sont en général des armatures de principe qui ne sont pas destinées à assurer une véritable continuité des pannes, mais à limiter la fissuration du clavetage. Cette fissuration n'est pas préjudiciable à la tenue de la structure. Il est peu fréquent d'assurer la continuité entre pannes. La mise en continuité des pannes est acceptable sous réserve de justifications particulières, en tenant compte des dénivellations éventuelles d'appui dues à la flexibilité des poutres-support. Les becquets des pannes sont posés généralement sur bain de mortier ou directement béton sur béton. La vérification des ailes des têtes des poutres en I sous charges localisées doit être effectuée à partir d'un calcul de béton armé du type "console courte" prenant en compte un nu d'appui de la console situé dans le plan du nu de l'âme de la poutre.

Mise en œuvre La qualité du béton de clavetage est d'au moins 25 MPa sauf prescription particulière du plan de pose. La pose des pannes s'effectue sur une surface plane, généralement sur un bain de mortier. La longueur libre du becquet (entre le flanc de la poutre et le raccordement becquet-panne) doit être vérifiée à la pose. Toute variation dimensionnelle notable peut entraîner une diminution de la sécurité.

- 77 -

Prédimensionnement Ce système d'assemblage étant sans déplacement relatif, les armatures du clavetage participent à la transmission des efforts horizontaux, et éventuellement des efforts verticaux de soulèvement.

• Pénétration de la panne sur la poutre La pénétration de la panne sur la poutre, notée "p", en phase de construction avant bétonnage du nœud de clavetage est déterminée en fonction des règles de sécurité. Une valeur minimum de 7 cm s'impose. Toutefois, on pourra l'évaluer selon la méthode utilisée pour les assemblages type BP1 en fonction : - de la contrainte moyenne sur la surface de contact "a.b" en phase provisoire ; - des tolérances ∆a2 et ∆a3 telles que définies ci-avant (voir BC5).

23

222 aaaap ∆+∆++≥

Dans la formule ci-dessus, la valeur a est supposée matérialisée à a2+∆a2 cm minimum du nu des poutres.

Le tableau suivant fournit la valeur de amini en fonction du taux de contrainte cd

ed

fσ

où :

- b.a

VPROVed =σ est la contrainte effective de calcul en phase provisoire sur le support

évaluée sous sollicitations ELU, b étant égal à la largeur d'appui du becquet de la panne ;

- est la plus faible résistance de calcul entre celle du béton de l’élément porteur, la

poutre, et celle de la panne (

cdf

b

28ccd

ff

γ= ) ; dans le cas où les pannes sont posées

directement sur les poutres, la contrainte moyenne de contact doit être limitée à 0,4 fcd.

cd

ed

fσ

≤ 0,15 > 0,15 et ≤ 0,40 > 0,40

amini pannes de toiture 45 55 70

fc28 ≥ 30 MPa 10 15 25 a2 ou b2

fc28 < 30 MPa 20 25 35 (valeurs minimales en mm)

• Dimensionnement des abouts des pannes

Le grugeage des abouts de pannes nécessite la mise en place d'armatures de béton armé pour assurer la transmission des efforts comme il est indiqué pour les assemblages BP1. Seules les dispositions constructives des armatures du becquet (dont les aciers horizontaux de type A2) diffèrent. Les armatures horizontales du becquet sont laissées en attente dans le clavetage. Elles sont de deux types : Les armatures inférieures de type A2 servent à reprendre l'effort tranchant total. Une vérification doit être effectuée : - en phase provisoire (avant clavetage) pour équilibrer VPROV dans la partie

préfabriquée de la panne ;

- 78 -

- en service (après clavetage) pour équilibrer VTOTAL dans la partie préfabriquée et dans le clavetage.

Ces armatures seront crossées à la verticale si nécessaire. La contrainte de compression dans la bielle d'appui doit être vérifiée. Les armatures horizontales supérieures du becquet des pannes en regard doivent se recouvrir de manière efficace pour assurer notamment la transmission des efforts horizontaux. Une section de 0,1 % de la section de clavetage et de 0,5 cm² minimum est recommandée en attente supérieure des becquets et verticalement en attente des poutres. Ces armatures peuvent être constituées d'un seul brin dans les pannes et de 2 brins minimum dans les poutres.

- 79 -

BP2 - ASSEMBLAGES PANNE-POUTRE-PANNE CLAVETÉS AVEC BECQUET D'APPUI


VUE EN PLAN

-80 -

BP3 - ASSEMBLAGES PANNE-POUTRE-PANNE CLAVETES SANS BECQUET

Fonction Assemblage réalisant une continuité mécanique entre les pannes et la poutre :

Sollicitation


Panne ⇔ poutre OUI OUI OUI OUI éventuel

Panne ⇔ panne OUI OUI(1)

éventuel OUI(1)

éventuel OUI(1)

éventuel (1) la prise en compte de la continuité des pannes peut être envisagée sous réserve de

vérifier les effets de la flexion des poutres porteuses. En règle générale les pannes sont calculées sans continuité (en isostatique). Les armatures préconisées ne sont à mettre en place que si ces sollicitations existent.


Conception La transmission des efforts se fait par recouvrement des armatures en attente (armatures actives ou passives) positionnées dans les abouts pour la liaison panne-panne et par des armatures en attente dans les poutres pour la liaison panne-poutre. Les armatures supérieures (passives) sont en général des armatures de principe qui ne sont pas destinées à assurer une véritable continuité des pannes, mais à limiter la fissuration du clavetage. Cette fissuration n'est pas préjudiciable à la tenue de la structure. Il est peu fréquent d'assurer la continuité entre pannes. La mise en continuité des pannes est acceptable sous réserve de justifications particulières, en tenant compte des dénivellations éventuelles d'appui dues à la flexibilité des poutres-support. La vérification des ailes des têtes des poutres en I sous charges localisées doit être effectuée à partir d'un calcul de béton armé du type "console courte" prenant en compte un nu d'appui de la console situé dans le plan du nu de l'âme de la poutre. La position des armatures verticales en attente dans la poutre doit être compatible avec celle des armatures constituant le nœud d'assemblage.

Mise en œuvre La qualité du béton de clavetage est d'au moins 25 MPa sauf prescription particulière du plan de pose. La pose des pannes s'effectue sur une surface plane, généralement sur un bain de mortier.

- 81 -

Des armatures de couture des attentes verticales de la poutre et des attentes horizontales des pannes sont mises en œuvre dans le nœud bétonné (U en vis-à-vis par exemple).

Prédimensionnement Ce système d'assemblage étant sans déplacement relatif, les armatures du clavetage participent à la transmission des efforts horizontaux, et éventuellement des efforts verticaux de soulèvement et de continuité des pannes.

• Pénétration de la panne sur la poutre La pénétration de la panne sur la poutre, notée "p", en phase de construction avant bétonnage du nœud de clavetage est déterminée en fonction des règles de sécurité. Une valeur minimum de 7 cm s'impose. Toutefois, on pourra l'évaluer selon la méthode utilisée pour les assemblages type BP1 en fonction : - de la contrainte moyenne sur la surface de contact "a.b" en phase provisoire ;

- des tolérances ∆a2 et ∆a3 telles que définies ci-avant (voir BC5).

23

222 aaaap ∆+∆++≥

Dans la formule ci-dessus, la valeur a est supposée matérialisée à a2 + ∆a2 cm minimum du nu des poutres.

Le tableau suivant fournit la valeur amini en fonction du taux de contrainte cd

ed

fσ

où :

- = edσb.a

VPROV est la contrainte effective de calcul en phase provisoire sur le support

évaluée sous sollicitations ELU, b étant égal à la largeur d'appui de la panne ;

- est la plus faible résistance de calcul entre celle du béton de l’élément porteur, la

poutre, et celle de la panne (

cdf

b

28ccd

ff

γ= ). Dans le cas où les pannes sont posées

directement sur les poutres, la contrainte moyenne de contact doit être limitée à 0,4 fcd.

cd

ed

fσ

≤ 0,15 > 0,15 et ≤ 0,40 > 0,40

amini pannes de toiture 45 55 70

fc28 ≥ 30 MPa 10 15 25 a2 ou b2

fc28 < 30 MPa 20 25 35 (valeurs minimales en mm)

• Dimensionnement des abouts des pannes Les armatures basses (armatures actives ou HA) en attente dans les abouts de pannes devront reprendre les sollicitations d'effort tranchant et de moment éventuel et

- 82 -

permettre de vérifier la compression des bielles. Leur définition sera effectuée selon le cas, suivant les prescriptions énumérées pour les assemblages de type BC2 à BC4. Les armatures horizontales hautes HA, en attente dans les abouts de pannes servent principalement au bon liaisonnement du nœud avec les pannes sauf dans le cas, très rare, de pannes calculées en continuité, où elles assurent la reprise des moments.

- 83 -

BP3 - ASSEMBLAGES PANNE-POUTRE-PANNE CLAVETÉS SANS BECQUET D'APPUI


VUE EN PLAN

-84 -

7.

ASSEMBLAGES POUTRE-VOILE

_____________________

- 85 -

BW1 - ASSEMBLAGES POUTRE-VOILE CLAVETÉS AVEC ARMATURES DE PRÉCONTRAINTE COUDÉES DEPASSANTES ET (OU) ARMATURES À HAUTE ADHERENCE (HA)

Fonction Assemblage réalisant une liaison mécanique entre une poutre et un mur pignon constitué par un voile en béton armé :


N V M T

Poutre ⇔ voile OUI OUI OUI(1) éventuel OUI(1) éventuel

(1) : les armatures préconisées ne sont à mettre en place que si ces sollicitations existent.

Ce type d'assemblage convient aussi bien pour un immeuble d'habitation, de bureau ou un parking que pour un bâtiment industriel. Les dispositions décrites concernent surtout le cas des poutres fortement chargées.

Conception La transmission des efforts se fait par l'intermédiaire d'armatures longitudinales dépassant des poutres (armatures de précontrainte et/ou armatures à haute adhérence) scellées dans une réservation prévue dans un voile d'épaisseur constante réalisé en béton armé. La réservation est souvent non traversante pour des raisons architecturales. Les armatures de précontrainte sont toutes ancrées par scellement droit et retour d'angle. Les armatures HA peuvent être ancrées de diverses manières soit par scellement droit + retour d'angle à 120° ou 90°, soit par boucle à plat. Lorsque l'ancrage ne peut être réalisé en totalité par les armatures longitudinales dépassant dans le clavetage, la mise en place de barres relevées dans les poutres peut permettre de reprendre jusqu'à 50 % de l'effort tranchant. Dans ce cas, une attention particulière sera portée à la mise en place d'armatures de renfort dans le voile. L’emploi d’armatures coudées à 90° nécessite la mise en œuvre d’armatures susceptibles de reprendre la poussée au vide. Ces armatures peuvent être intégrées à la poutre préfabriquée comme cela est représenté sur les figures ci-après. Elles peuvent également être disposées sur chantier, dans le volume du clavetage. La surface de reprise à l’interface entre le béton du voile et celui du clavetage doit être rendue rugueuse et cousue par des armatures. Pour des encoches de dimensions réduites ( b ≤ 40 cm et h ≤ 50 cm), il est loisible de disposer ces armatures de couture dans le voile, de part et d’autre de la réservation. Dans le cas de profondeurs d’appui réduites et/ou de contraintes de compression élevées dans les bielles, il peut s’avérer nécessaire de fretter le béton dans la zone de clavetage. On pourra par exemple disposer des U en renforts verticaux tels que représentés dans les figures qui suivent. Ce type d'assemblage peut permettre la transmission de moments négatifs et positifs. Mais dans les cas les plus fréquemment rencontrés, il n'y a pas de moments positifs et les

- 87 -

moments négatifs sont fixés forfaitairement à 0,15 M0. L'appui de la poutre sur le voile est alors considéré comme isostatique. Si le calcul démontre qu'un nombre très important d'armatures de précontrainte est nécessaire, il y a lieu, sauf disposition particulière, d'araser certaines armatures et de mettre en place des ancrages par armatures à haute adhérence. Dans tous les cas, l'about de la poutre doit présenter une surface rugueuse. NB : le cas des voiles comportant une nervure verticale formant un poteau incorporé se

traite comme les assemblages poteau-poutre.

Mise en œuvre Sauf prescription particulière sur le plan de pose, la qualité du béton de clavetage est d'au moins 25 MPa et l'écart entre les résistances caractéristiques du béton de clavetage et du béton préfabriqué est limité à 20 MPa. La pose des poutres sur le voile doit s'effectuer sur une surface plane sauf à mettre en œuvre un bain de mortier. Elle nécessite la mise en place d'un dispositif d'étaiement au droit de chaque appui poutre-voile pour des raisons de sécurité en phase de construction si la profondeur d'appui provisoire disponible est insuffisante. L'enlèvement des étais a généralement lieu à la fin de la réalisation du plancher lorsque tous les bétons de clavetage et de deuxième phase ont acquis la résistance requise. Dans le cas de poutres de structure, afin d’éviter d'éventuelles épaufrures au contact de l'appui poutre-voile, il est possible de disposer un joint souple d'un centimètre de diamètre environ. Une pose sans dispositif d'étaiement est possible à condition de vérifier la résistance du voile et de l'about de la poutre sous l'effet des charges lors de la mise en œuvre en tenant compte des armatures et de leur ancrage dans le béton (profondeur d'appui suffisante, vérification de la zone d'appui simple d'about, équilibre du coin, disposition de ferraillage dans le voile…).Il doit être tenu, tout particulièrement, compte des tolérances d'implantation du voile et de longueur de fabrication de la poutre. Lorsque le nombre d'armatures de précontrainte (et ou HA) dépassantes est élevé, il peut être nécessaire d'utiliser un micro-béton avec une vibration soignée pour le clavetage. Les armatures en attente du voile sont complétées par des armatures de couture et de frettage de l'encoche avant clavetage si nécessaire.

Dispositions concernant le voile La nappe d'armatures verticales disposée sur la face intérieure du voile doit être interrompue au droit de l'encoche servant d'appui de la poutre et permettre la mise en place de cette dernière. Les armatures en attente de la poutre doivent être compatibles avec celles des armatures constituant le nœud d'assemblage. Généralement, cette condition est satisfaite lorsqu'elles sont situées à l'extérieur du volume délimité par les armatures dépassantes des poutres. Les dimensions de l'encoche (profondeur, largeur et hauteur) doivent permettre la pose des poutres compte tenu de leurs armatures dépassant aux abouts, la bonne réalisation de l'ancrage de la poutre dans le voile et le coulage du béton de clavetage dans de bonnes conditions.

• Dispositions dans le voile au niveau de la poutre Pour limiter les risques d'éclatement et de fissuration des voiles au droit du clavetage des poutres, il est indispensable de prévoir des dispositifs de renforcements :

- 88 -

- mise en place d'armatures de renfort dans le voile sous la zone d'appui de la poutre : frettes et armatures d'éclatement

- mise en place d'armatures de renfort dans le voile de la nappe verticale opposée à l'about de la poutre. Elles permettent de reprendre d'éventuelles poussées au vide des armatures d'ancrage (coudées) de la poutre et les effets de flexion locale dans le voile sous l'action de la poutre

- mise en place d'armatures de frettage et de couture dans le clavetage après pose de la poutre

- dans le cas de pose sans dispositif d'étaiement en rive, possibilité de mettre en œuvre une cornière métallique scellée dans le voile ; ce procédé exige une parfaite mise en œuvre des cornières (horizontalité) afin de permettre une pose correcte des poutres. En fonction du milieu ambiant, les cornières doivent être traitées contre la corrosion.

- Quelque soit le dispositif de pose, possibilité de mettre en œuvre un boudin "anti-épaufrures" au droit du nu intérieur de l'appui de la poutre sur le voile.

EXEMPLES DE DISPOSITIONS

(POUTRES FORTEMENT CHARGÉES)


Au droit de la section d'appui on doit vérifier la compression de la bielle et déterminer la section d'armatures d'ancrage nécessaire.

La contrainte de compression admissible dans la bielle est déterminée en général à partir du béton de clavetage dont la résistance est moindre que celle des poutres. Dans le cas de voile de faible épaisseur, on peut superposer des bielles avec des armatures inférieures dans chacune d'elles. En l’absence de justification particulière, les armatures situées en partie basse de la poutre (dans le tiers inférieur), doivent équilibrer un effort au moins égal à V/3 et être ancrées à cet effet.

Dans le cas de file de poutres de structure, il est tenu compte de la traction engendrée par les déformations différées de fluage, retrait et variation de la température. Le raccourcissement unitaire peut être pris égal à 5 10-4 sauf calcul spécifique. Au droit des zones d'appuis, les armatures doivent équilibrer :

- 89 -

- la traction N dans la file et le moment fléchissant M (calcul en flexion composée) ; M est souvent pris égal à 0 car la continuité poutre-voile est ignorée


Dans le cas des poutres avec plancher, la reprise des efforts de traction peut s'effectuer par les armatures du hourdis dans le cas de charges d'exploitation modérées ; une justification particulière est nécessaire pour les charges d'exploitation élevées.

On peut généralement dissocier la section d'armatures comme suit : - armatures d'effort tranchant : Av ; - armatures de flexion (souvent 0) : Am.


Commentaire : les armatures gainées ne sont pas prises en compte dans les calculs.

- 90 -

BW1 - ASSEMBLAGES POUTRE-VOILE CLAVETÉS AVEC ARMATURES DE PRÉCONTRAINTE COUDÉES DÉPASSANTES ET (OU) ARMATURES À HAUTE ADHERENCE (HA) – POUTRES COURANTES


VUE EN PLAN

-91 -

BW1 - ASSEMBLAGES POUTRE-VOILE CLAVETÉS AVEC ARMATURES DE PRÉCONTRAINTE COUDÉES DÉPASSANTES ET (OU) ARMATURES À HAUTE ADHERENCE (HA) – POUTRES FORTEMENT CHARGÉES


VUE EN PLAN

-92 -

ANNEXES

- 93 -

ANNEXE 1 ______

DIMENSIONNEMENT DES APPAREILS D’APPUIS

Généralités Les appuis néoprènes sont dimensionnés en considérant les sollicitations de calcul vis-à-vis des états limites d’utilisation. Les vérifications font intervenir des caractéristiques dimensionnelles qui sont présentées ci-après.

• Géométrie

Figure 1 – Vue en plan

Réservations pour passage des broches Figure 2 – Vue en plan

Découpes pour passage des broches

Figure 3 – Section transversale néoprène non fretté

Epaisseur du feuillet d'élastomère : t

- 95 -

Figure 4 – Section transversale néoprène fretté type 1

Epaisseur des frettes extérieures : ts/2 Epaisseur des frettes intermédiaires : ts

Figure 5 – Section transversale néoprène fretté type 2

Epaisseur des frettes : ts Epaisseur des feuillets extérieurs d'élastomère : t/2 Epaisseur des feuillets intermédiaires d'élastomère : t

- 96 -

• Définitions A Aire efficace Aire de la section résistante de l’appareil d’appui après

déduction des percements éventuels. Exemples :

• A = a x b, dans le cas d’un néoprène non percé ;

• A = 4

2bx2φπ

−a , dans le cas de figure n° 1 ;

• A = a x b - 2 l e, dans le cas de la figure n° 2.

T Épaisseur nominale de l’appui

L’épaisseur comprend l’épaisseur de l’élastomère et des frettes métalliques éventuelles.

β Coefficient de forme Quotient de l’aire en plan du feuillet par son aire latérale. Exemples :

• ( )bat2A

β+

= , dans le cas d’un néoprène non percé

ou dans le cas de figure n° 1 ;

• )l2ba(t2

Aβ

++= , dans le cas de figure n° 2.

G Module de

cisaillement ou Module d’élasticité transversal

Il varie en fonction de la dureté Shore A de l’élastomère. En l’absence d’indication particulière, on retiendra :

G = 0,80 MPa.

N Effort normal au plan moyen du néoprène

Effort correspondant à la réaction d’appui de la poutre.

σm Contrainte moyenne de compression A

Nm =σ

τN Contrainte de

cisaillement liée à l’effort normal

Les contraintes maximales apparaissent au niveau du plan de frettage ou des plans de contact :

β50,1 m

Nσ

=τ

u1 Déformation du

néoprène sous un effort ou une action d’application lente

Actions de retrait, de fluage, dilatation :

GH

AT

u 11 =

H1 Effort horizontal associé à une déformation lente

Tu

AGH 11 =

- 97 -

τH1 Contrainte de cisaillement liée à des actions lentes

Cette contrainte peut être liée soit à une déformation, soit une force extérieure :

Tu

GAH 11

1H ==τ

u2 Déformation du

néoprène sous une action dynamique

GH

AT

21

u 22 =

H2 Effort horizontal

sous déformation dynamique

Tu

AG2H 22 =

τH2 Contrainte de cisaillement liée à des actions dynamiques

Cette contrainte peut être liée soit à une déformation, soit une force extérieure :

Tu

G2A

H 222H ==τ

τH Contrainte de

cisaillement conventionnelle

Cette contrainte combine actions lentes et dynamiques :

2H1HH 21

τ+τ=τ

α Angle de rotation

calculé Angle de rotation en radians de l’appui calculé sous la combinaison défavorable.

αo Correction d’angle pour défauts de pose

Valeur en radians tenant compte des imperfections de réalisation des appuis. En l’absence de disposition particulière, on retiendra :

rd1000

10o =α

αT Angle de rotation en

radians de l’appui La déformation intègre la rotation de calcul et la correction pour défauts de pose :

oT α+α=α

αt Angle de rotation d’un feuillet élémentaire n

Tt

α=α

τα Contrainte de

cisaillement liée à la rotation angulaire α

t

2

ta

2G

α

=τα

- 98 -

f Coefficient de frottement

Il varie suivant la nature des faces en contact :

• m

20,012,0f

σ+= lorsque les faces de l’appareil, en

contact avec la structure sont des frettes métalliques ;

• m

60,010,0f

σ+= lorsque les faces de l’appareil, en

contact avec la structure sont des feuillets d’élastomère.

- 99 -

Vérification d’un appui en néoprène non fretté On vérifiera :

- la limitation de la contrainte moyenne de compression :

5AN

m ≤=σ MPa * ;

(* les prescriptions du fournisseur peuvent conduire à des valeurs différentes.)

- la limitation des contraintes de cisaillement :

G5,01H ≤τ

G7,0H ≤τ

G5HN ≤τ+τ+τ=τ α ;

- la condition de non-cheminement et de non-glissement :

2minim, ≥σ MPa et H H et N étant concomitants ; Nf≤

- la condition de non-soulèvement :

Gat3 m

2

tσ

β≤α .

Vérification d’un appui en néoprène fretté ou d’un appui glissant Les vérifications seront effectuées suivant les prescriptions du "Guide Technique des appareils d'appui en caoutchouc fretté" du SETRA de septembre 2000.

- 100 -

ANNEXE 2 ______

ANCRAGE et RECOUVREMENT

ANCRAGE Dans le cas où seulement des armatures de précontrainte dépassant dans le clavetage sont utilisées pour l'équilibrage de la bielle d'about, la limite fictive d'élasticité de ces armatures σs,HLE est limitée à :

- 250 ηp pour les armatures en dépassement droit ;

- )LL(

)6,0/LL(η250

21

21p +

+ pour les armatures pliées, sans dépasser 375 ηp avec L1 = la

longueur de dépassement droit et L2 = la longueur pliée, comme indiqué sur le schéma ci-après ;

- 375 ηp pour les armatures de type torons détoronnés, la contrainte d'adhérence prise en compte dans le calcul étant celle de l'armature majorée de 50 %.

Dans le cas où des armatures passives (acier HA Fe 500 par exemple) sont utilisées avec les armatures de précontrainte pour l'équilibrage de la bielle d'about, il y lieu de tenir compte de l'effet dû à la différence d' adhérence entre les deux types d'armatures. Le calcul peut être effectué conformément à l'article 6.8.2 du prEN 1992-1 : 2001 (2nd draft), sur la base d'une section fissurée, en négligeant la résistance à la traction du béton et en supposant une adhérence parfaite. Ainsi, la contrainte limite dans les armatures passives à hautes adhérence σs,HA est prise égale à :

η

γ= HLEs,

s

eHA,s σ;

fminσ avec

)/(AA

AA

psps

ps

φφξ+

+=η

où : As : section d'armature passive ; Ap : section d'armature de précontrainte utilisée comme armature passive ;

φs : diamètre maximal des aciers HA ;

φp : diamètre ou diamètre équivalent des aciers de précontrainte ;

ξ : rapport des coefficients d'adhérence (égal à 0,8 dans le cas de la précontrainte par armatures adhérentes).

- 101 -

RECOUVREMENT

• Assemblage de type BC1 (clavetage par chevauchement direct des armatures de précontrainte)

- d'une manière générale, la force d'ancrage de l'assemblage par recouvrement est

égale à :

−++τφπ=

θθ

µ1e

rlleFµ

12µ

suanc,u avec et ψtj2ssu f 5,0 ψ=τ s = 1,3 ; µ = 0,4

Fu,anc est toutefois limitée à s

HLE,spA

γ

σ, où σs,HLE est la limite fictive d'élasticité des

armatures définie précédemment. Le moment résistant est alors égal à :

zFM anc,uanc,u = avec

z le bras de levier que l'on pourra prendre égal à 0,9d où d est la distance entre la fibre la plus comprimée et le centre de gravité des armatures prises en compte dans le calcul, ces armatures étant situées dans le tiers inférieur de la poutre. Dans le cas où des armatures situées au-dessus du tiers inférieur de la poutre sont prises en compte il y a lieu d'effectuer un calcul en considérant les allongements des armatures.

- la quantité minimale d'armatures Ash (constituées généralement de U horizontaux) à mettre en place pour maîtriser la fissuration verticale de flexion est égale à :

e

h_HAssh f

F A γ= où F 2

µsuh_HA le θτφπ=

Les U horizontaux doivent être mis en place de façon à ce qu'ils soient ancrés au-delà du recouvrement droit des torons en formant des cadres pour les armatures en attente du poteau.

- des armatures supplémentaires Asv (constituées généralement de U verticaux) peuvent être mise en place au niveau du recouvrement afin de réduire d'une part le développement de la fissuration longitudinale et augmenter d'autre part le moment résistant à l'état limite ultime dans le cas d'une vérification sous combinaisons accidentelles. Si les armatures mises en place permettent, conformément au BAEL 91

- 102 -

- A.6.1,23, de coudre l'ancrage par recouvrement, le moment résistant ultime peut

alors être pris égal à : z)µ

1erlle(

µ

12µ

su−

++τφπθ

θ .

Si la quantité d'armatures mise en œuvre est telle que e

sancsv f2

FA

γ≥ , celles-ci peuvent

alors être prise en compte pour la couture des bielles comprimées. En effet, les armatures de couture des plans de jonction Acj doivent permettre de reprendre globalement un effort égal à la moitié de l'effort maximal transmis par chaque file de jonctions (jonctions superposées dans un plan vertical). Elles peuvent être constituées de U formant des boucles verticales et assurant également la maîtrise de la fissuration horizontale. Les boucles à plat mises en place pour la maîtrise de la fissuration verticale peuvent assurer cette fonction si leurs dimensions sont telles que a ≤ 2 b.

Pour les cas usuels (r = φ et θ = π/2), les formules précédentes s'explicitent de la manière suivante :

z186,2ll874,1f845,0M 12tjanc,u

φ++φπ= ; 2tj

esh lf6,1

f15,1

A φπ=

• Assemblage de type BC2 (clavetage avec armatures de précontrainte coudées dépassantes et brelage par jonctions verticales)

Les prescriptions relatives au calcul du moment résistant et au dimensionnement des armatures de couture sont identiques à l'assemblage BC1. Toutefois, la longueur l1 à prendre en compte est la longueur de recouvrement entre les armatures de précontrainte et les armatures passives formées de U verticaux. En ce qui concerne les armatures de couture des plans de jonction, elles peuvent être constitués de U formant des boucles verticales ou horizontales.

- 103 -

a

b

• Assemblage de type BC3 (clavetage avec armatures de précontrainte coudées dépassantes et brelage par jonctions horizontales) Les prescriptions relatives au calcul du moment résistant et au dimensionnement des armatures de couture sont identiques à l'assemblage BC2, la longueur l1 étant la longueur de recouvrement entre les armatures de précontrainte et les armatures passives formées de U horizontaux.

• Assemblage de type BC4 (clavetage par chevauchement direct d'armatures en acier HA)

Les prescriptions relatives au calcul du moment résistant et au dimensionnement des armatures de couture sont identiques à l'assemblage BC1.

La valeur du coefficient de scellement des armatures ψs est prise égale à 1,5. Les quantités d'armatures, tant pour la maîtrise de la fissuration que des bielles comprimées, doivent être mises en place conformément à ce qui a été stipulé pour l'assemblage de type BC1.

- 104 -

• Notations

l1 longueur droite du recouvrement (mm) l2 longueur droite du retour d'angle (mm) r rayon de courbure du pliage (mm)

θ angle du pliage (rad)

φ diamètre des armatures de l'assemblage (mm)

z bras de levier des forces intérieures

d distance entre la fibre la plus comprimée et le centre de gravité des armatures considérées (mm)

Ash section d'armatures des U horizontaux (mm2) Asv section d'armatures des U verticaux (mm2) Fu,rec force d'ancrage de l'assemblage à l'état limite ultime (N) FHA_horiz effort à équilibrer par les U horizontaux en acier HA (N) FHA_vert effort à équilibrer par les U verticaux en acier HA (N) Mu moment ultime résistant de l'assemblage ; Mu = Fu,rec z (Nmm)

τsu contrainte d'adhérence ultime (MPa)

ftj résistance caractéristique à la traction du béton (MPa) fe limite d'élasticité des aciers de couture (MPa)

ψs coefficient de scellement

µ coefficient de frottement acier-béton égal à 0,4

γs coefficient de sécurité égal à 1,15

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RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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– BAEL 91, Règles techniques de conception et de calcul des ouvrages et constructions en béton armé suivant la méthode des états limites, Cahier du CSTB n° 2568, mars 1992.

– BPEL 91, Règles techniques de conception et de calcul des ouvrages et constructions en béton précontraint suivant la méthode des états limites, Cahier du CSTB n° 2578, avril 1992.

– Guide Technique, Appareils d'appui en caoutchouc fretté, SETRA, septembre 2000.

– CPT "STRUCTURES", Cahier des Prescriptions Techniques communes applicables aux structures réalisées à partir de composants en béton précontraint par pré-tension - Titre I : Règles générales de conception et de calcul, CSTB, décembre 1990.

– ENV 1992-1-3, Eurocode 2 "Calcul des structures en béton" et Document d'Application Nationale - Partie 1-3 : Règles générales, Structures et éléments structuraux préfabriqués en béton, AFNOR, décembre 1992.

– Guide VERITAS du béton, Tome 1 Construction, Édition du Moniteur.

– NF A 49-112, Tubes en acier - Tubes sans soudure à extrémités lisses laminés à chaud avec caractéristiques garanties à température ambiante et conditions particulières de livraison - Dimensions - Conditions techniques de livraison, AFNOR, mars 1987.

– prEN 1992-1 : 2001 (2nd draft), Eurocode 2 : Design of concrete structures - Part 1 : General rules and rules for buildings, CEN/TC 250/SC 2, January 2001.

– Règles de construction parasismique, Règles PS applicables aux bâtiments - PS92, Norme NF P 06-013, février 1996.

- 109 -

RECOMMANDATIONS PROFESSIONNELLES POUR …€¦ · Les sollicitations en pied de poteau sont...

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