Download - Diaphragmes avec tôle d’acier profilée Quebec Diaphragme PG.pdf · Calcul de diaphragme en tablier d’acier 1. ... passer un effort de cisaillement pondéré du tablier à un

Diaphragmes avec tôle d’acier profilée

Pierre Gignac, ing.Groupe Canam Inc,

16 avril 2009Québec

Calcul de diaphragme en tablier d’acier

1. Standards et Références

2. Définitions, concept et usages

3. Connecteurs et patrons d’attaches

4. Modes de rupture et calculs de résistance

5. Rigidité des diaphragmes

6. Combinaison tension et cisaillement sur les connecteurs

7. Exemples de calculs pour diaphragme de toit

8. Cheminement des efforts

SDI = Steel Deck InstituteICTAB = Institut Canadien pour la Tôle

d’Acier dans les BâtimentsDDM03 = SDI Diaphragm Design Manual 3ième

Edition (2004) and Addenda (2006)

Acronymes

NAS CF = North American Specification for the Design of Cold-Formed SteelStructural Members

RDCH1 = SDI Roof Deck Construction Handbook 1ière Edition

North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members

Approuvé par le comité ACNOR (CSA) S136

Standards & Références

ACNOR (CSA) S136

CAN/CSA-S136-94 devient CAN/CSA-S136-01

- CSA (Canada), AISI (USA), CANACERO (Mexico)

- Concept de section effective

- Épaisseur Min. = 95% de l’épaisseur de conception

- Voilement de l’âme : formules AISI

• Réduction des portées sans étai des tabliers

composites

CAN/CSA-S136-01

• Facteurs de résistance

CAN/CSA-S136-07

• Changement des facteurs de résistance LSD

20072007

: +20% : +30%

• Tri-Services (Army, Navy, Air Force)• SDI

CSSBI

Méthodes pour établir la résistance

DDM03, Canam et Hilti ProfisDDM03, Canam et Hilti Profis

ICC-ES

• SDI

• Rapports d’évaluation selon tests spécifiques ou SDI

Comparaison 1995 - 2005

Méthode Tri-Services

• Publiée pour la première fois par l’ICTAB (CSSBI) en 1972

• Tableaux mis à jour dans la troisième édition 2006

• Méthode empirique sans facteur de sécurité explicite; assumé à 2.5 par défaut

• S’applique seulement aux soudures et au sertissage mécanique

Références – ICTAB (CSSBI)

CSSBI B13-91 CSSBI B13-06

CSSBI B13-06

• Calculs aux états limites• Méthodes de conception

- Tri Services- SDI

• Plusieurs combinaisons • Plusieurs combinaisons de connecteurs

• Affiche des résistances pondérées (φd = 0.50)

• CNBC 2005

Méthode SDI

• Publiée pour la première fois par le Steel Deck Institute (SDI) en 1981

• Méthode analytique basée sur des tests à l’Université West Virginia

• Fonctionne pour différents types de connecteurs incluant les clous et le visles clous et le vis

• Inclus le mode de rupture des connecteurs aux coins des feuilles

• Méthode évolutive par des tests individuels sur les nouveaux connecteurs

Références – SDI & Canam

Affiche des résistances nominales (Méthode SDI)

Affiche des résistances pondérées (Méthode SDI)

Références SDI - ICTAB comparaison

Affiche des résistances nominales (Méthode SDI)


Références SDI - ICTAB comparaison

Affiche des résistancesnominales (Méthode SDI)


Résistance nominale x 0,5

Références - Hilti

Hilti Canada

www.hilti.ca

Nombre de connecteurs de joint latéral / portée


• Rapports basés sur l’évaluation de résultats d’essai ou sur la méthode SDI

ICC ES – Test Method (www.icc-es.org) ;

Méthode ICC Evaluation Services

CAN/CSA-S136-07

• Chapitre E - Connecteurs pour profilés à froid• Chapitre F - Essais pour cas spéciaux

Définitions, concept et usages

• Petits éléments liés les uns aux autres [chaque feuille de tablier métallique connectée à leur joint longitudinal et à leur bouts]

• Fixés aux éléments porteurs[connecteurs aux supports][connecteurs aux supports]

• Procure dans un plan une résistance et une rigidité [peut transférer les forces dans le plan ]

• Différents plans:- Diaphragme de toit- Diaphragme de plancher- Diaphragme de mur- Surface inclinée

Définition de diaphragme = une poutre profonde

Aile de la poutre(éléments au périmètre)

Âme de la poutreÂme de la poutre(tablier en diaphragme)

Ligne de contreventement(contreventements verticaux, cadres rigides ou murs de refend)

Analogie d’un diaphragme

Diagramme de cisaillement

Vue en plan de la surface

Cheminement des efforts (efforts appliqués N-S)

Pour un diaphragme horizontalContreventements verticaux = lignes de réaction

Lignes 1 et 6:Éléments de


Éléments de charpente sur ces lignes doivent pouvoir accumuler le cisaillement pour le transférer aux pièces de contreventementvertical.

Cheminement des efforts (efforts appliqués N-S)

Pour un diaphragme horizontalContreventements verticaux = lignes de réaction

Axes A et D:Éléments de


Éléments de charpente sur ces axes doivent pouvoir résister aux forces développées dans les cordes par l’effet diaphragme.

Lignes intermédiaires de réaction = diagramme de cisaillement différent


cisaillement différent

Cisaillement de part et d’autre de la ligne 4 = résistance requise pour le tablier en diaphragme

Diaphragme typique

Profilés les plus communs:

WR (B deck USA) 1 ½’’ prof. 6’’ nervures38 mm (std Canada) 1 ½’’ prof. 6’’ nervures

DR (N deck USA) 3’’ prof. 8’’ flutes76 mm (std Canada) 3’’ prof. 6’’ flutes

Patrons d’attaches - Profilés de tablier

76 mm (std Canada) 3’’ prof. 6’’ flutes

Tabliers Composites 1 ½’’, 2’’, 3’’ prof.

Tabliers Longue Portée 4 ½’’, 6’’, 7 ½’’ prof.Tabliers Cellulaires 1 ½’’, 3’’ prof.

Patrons les plus communs pour profilé de 38 mm:


Patrons les plus communs pour profilé de 76 mm:



24 / 4 SupportFastener Pattern on 3’’ DR deck profile

Type de connection

• Aux supports – Tablier sur structure- Soudures par pointage (puddle welds)- Clous (Hilti, Pneutek)- Vis (no. 12, 14, 1/4)

• Aux joints – Tablier à tablier- Sertissage (button punch)- Vis (no. 10, 12)- Soudures (t > 0,90 mm)

Position des connections

Connections - tablier sur supports

• Soudure (‘par point’ ou ‘puddle weld’)• Pas de rondelle si t > 0,72 mm• Diamètre visible

+ : résistance - : coût, qualifications CWB, installation

Connections - tablier sur supports

• Vis (#12 ou #14) ou clous de type Hilti ou Pneutek

+ : pas de qualif. - : coût, résistance, types selon épa. support

Tête

Filets

Pointe

Connections - tablier à tablier

Sertissage avec joint verrouillé (emboîté ou ‘button punch’ ou ‘Interlock’)

+ : peu coûteux, très rapide - : résistance faible


Joint chevauché (vissé ou ‘overlap’)Vis #10 ou #12

Tête

+ : résistant, inspection facile, tablier épais - : coût

Tête

Fillets

Pointe


Joint soudé (de type ‘seam weld’)

+ : dernier recours, réparation - : coût, 16 et 18 ga seulement

Connections – espacement maximum

Périmètre et transferts intermédiaires

L’espacement, aw des connecteurs au périmètre ou des éléments de transferts intermédiaires est déterminé avec l’équation suivante :

aw ≤ Vrw x103____

qf

Réf: CSSBI Design Steel Deck Diaphragm 3rd Edition, section 9.4Réf: CSSBI Design Steel Deck Diaphragm 3rd Edition, section 9.4

• Assure le transfert du cisaillement

• Assure la continuité de la rigidité du diaphragme, comme minimum garder le même espacement au périmètre que celui des joints de feuilles à l’intérieur du bâtiment

Résistance des connecteurs

Résistance pondérée d’un connecteur au support

Note: pondération selon S136-01

• Valeurs utiles pour calculer le nombre de connecteurs requis afin de passer un effort de cisaillement pondéré du tablier au support dans un axe de contreventement

Résistance pondérée d’un connecteur au joint

Résistance des connecteurs

• Valeurs utiles pour calculer le nombre de connecteurs requis afin de passer un effort de cisaillement pondéré du tablier à un angle de contour au périmètre du bâtiment

Note: pondération selon S136-01

Diaphragm Design Manual (3e édition)

• Référence pour le détail des calculs

• Modes de rupture:- Joints- Coins- Coins- Supports- Voilement

• Affiche des valeurs nominales(à multiplier par le facteur de pondération approprié)

Modes de rupture des diaphragmes

Résistance des connecteursVoilement hors-plan du tablier

HorizontalFlux de cisaillementq = P / l

Cadre d’essai en cantilver

VerticalFlux de cisaillementq = Pa / l / a = P / l

L’orientation des nervures de tablier n’affecte pas la résistance.

La résistance du diaphragme est généralement contrôlée par la résistance des connecteurs.

Résistance varie selon : Type, quantité, diamètre duconnecteur

Diaphragme – Calcul aux états limites

connecteur t et Fu du tablier

Modes de rupture : Connecteur de riveConnecteur du panneau intérieurConnecteur du coin

Le résistance du diaphragme ΦSn (LSD) doit être la plus petite des 4 valeurs obtenues des calculs aux états limites entre la résistance d’un connecteur de rive, résistance d’un connecteur dans un panneau, résistance d’un connecteur dans un coin de panneau et le voilement du tablier.


a) Pour les 3 premiers modes :- Sn = min (Sne, Sni, Snc)

- Pour les facteurs Φ voir la table D5 (montrée au début).

b) Pour le voilement : - Sn = Snb

- Φ = 0.75

Note : Sn = qf (LSD)


Figures du DDM03 Section 2.2 ‘diaphragm shear strength’


Contribution de tous les connecteurs le long des joints de feuilles (Qs) et aux supports (Qf)

Comme avec une plaque en compression, le voilement produit une vague à travers la portée du tablier, cela se produit avec des profilés peu profonds, avec des portées relativement longues et une forte densité de connecteurs.

Les supports agissent comme raidisseurs et préviennent le flambement.

Diaphragme – Calcul aux états limitesLimites de la stabilité - voilement

• Le moment d’inertie du profilé, l’épaisseur de la feuille, et la portée sont les principaux facteurs qui influencent le voilement.

• Se référer au DDM03 Section 2.3 ‘diaphragm shear strength’.

Note: Les tables CSSBI et de Canam incluent la verification du

voilement

Périmètre et transferts intermédiaires

L’espacement, aw des connecteurs au périmètre ou des éléments de transferts intermédiaires est déterminé avec l’équation suivante :

aw ≤ Vrw x103____

qf

Réf: CSSBI Design Steel Deck Diaphragm 3rd Edition, section 9.4Réf: CSSBI Design Steel Deck Diaphragm 3rd Edition, section 9.4

• Assure le transfert du cisaillement

• Assure la continuité de la rigidité du diaphragme, comme minimum garder le même espacement au périmètre que celui des joints de feuilles à l’intérieur du bâtiment

Rigidité du diaphragme

Dérivation de l’effet du tablier (SDI)

avec∆s – cisaillement pur∆d – distorsion des nervures∆c – glissement des joints

longitudinaux∆+∆+∆=′

∆=

∆==′

aPG

aPaPtGG

cds

l

l

l

Rigidité du diaphragme

Dérivation de l’effet du tablier (SDI)

longitudinaux

Section 3 du DDM03

( )

)33.3.(

6.2

)32.3.(

12

−

++

=′

−

+++

=′

∆+∆+∆

Eq

CDd

s

tEG

Eq

CDd

s

tEG

n

n

cds

ρ

υ

Equations de rigidité générale

K1: tables dans App V et App VI

(pour condition avec portée triple)

v

v

xx KD

K

KGToit

ll

14

2

33.0

:

++

=′

K1: tables dans App V et App VI (colonne de droite)

K2,, K4 : tables dans App IV page AIV-6

Dxx: voilement des flutes dépend du profilé de tablieret du patron d’attache Table 1 dans App IV

Valeurs disponibles dans DDM03

K1: tables dans App V et App VI de DDM03(colonne de droite)


K2,, K4: tables dans App IV page AIV-6

Dxx: voilement des flutes dépend du profilé et du patron d’attache au support, Table 1 page AIV-7 de DDM03


Rigidité de diaphragme avec béton

3v14

2 KK3K

KG +

+=′

l

DDM03 AIV-6

K3 :Coefficient de la page de l’appendice IV, fonction de larésistance en compression du béton ainsi que del’épaisseur du couvert

Connecteurs au périmètre

• Assurer le transfert du cisaillement (utiliser des éléments de transfert, connecteurs adéquats, etc).

• Assurer une uniformité au niveau du transfert du

Diaphragme au plancher (notes supp.)

• Assurer une uniformité au niveau du transfert du cisaillement en gardant le même espacement que pour les panneaux intérieurs.

• Assurer l’étanchéité entre les feuilles en respectant l’espacement maximum de 610 mm des joints latéraux.

Rigidité du diaphragme - usage

Équations for le calcul de flèche des diaphragmes

Réf: CSSBI Design Steel Deck Diaphragm 3ième édition, table 1 section 4

Gb8q

IE384q5 24

′+=∆

ll

Calcul de la flèche

1re partie : l’aire des éléments


1 partie : l’aire des éléments au rebord détermine le moment d’inertie I

2ème partie : le type de tablier et le patron d’attache déterminent G’


Ratio maximum Portée / Profondeur

Réf: CSSBI Design Steel Deck Diaphragm 3ième édition, table 2 section 5

La rigidité relative du diaphragme vs contreventements verticaux affecte la distribution des efforts lorsqu’il y a plusieurs contreventements verticaux.

(A) Diaphragme rigide


Distribution aux contreventements verticaux (3D)

Réf: CSSBI Design Steel Deck Diaphragm 3ième édition, figure 4 section 6




(B) Diaphragme Semi-Rigide ou Semi-Flexible





(C) Diaphragme Flexible


Combinaison Tension - Cisaillement

Zones géographiques avec vent élevéEffort latéral de vent se combine avec le soulévement du toit qui produit de la tension sur les connectuer du tablier aux supports.

Soudure70% de sa résistance nominale si placée au joint latéral(excentricité de la charge)

VisMinimum (arrachament du support, déchirement de tôle)

ClouInteraction developpée par essais (manufacturiers)

Combinaison Tension - Cisaillement sur un connecteur aux supports

Soudures par pointage

Vis et Clous Hilti

il n’est pas nécessaire de vérifier l’interaction

0.15T Φ

Tsi,1

TΦ

TQΦ

Q1.5

n

u

1.5

n

u

1.5

f

u ≤

≤

+

RéférenceRéférence: Section 4 du DDM03: Section 4 du DDM03

Clous Pneutek

0.15TΦ

Tsi1,

TΦ

TQΦ

Q0.85

n

u

n

u

f

u ≤≤

+



0.15ΤΦ

Τsi1,

ΤΦ

Τ

QΦ

Q2

ν

υ

2

ν

υ

ν

υ ≤

≤

+

Combinaison Tension - Cisaillement

Facteurs de pondération:

S136-07 donne un facteur de résistance pour les soudures soumises à la tension ( Фu = 0.6 ) et au autre pous les assemblages mécaniques (vis ou clous) ( Фu = 0.5 )

Réf.:TableRéf.:Table V section AIVV section AIV--11 du DDM0311 du DDM03

Exemple de toit #1

INFORMATION

Ch. Perm. 26 psfCh. Vive 40 psfVent Latéral 25 psfVent Soul. 30 psfVent Soul. 30 psf

Charges de service

Exemple de toit #1

Poutrelles @ 5'–0” c/c

Profondeur 22”

Tablier 1½’’ Tablier 1½’’ t = 0.030 in. (0,76mm)

Étape 1. Conception du diaphragme

Déterminer le cisaillement aux extrémitésAxes 1 et 6 :V1 = V6 = 1.5(vent)(hauteur/2)(longueur du bâtiment/2)

= 1.5(25 lb/pi2)(24 pi. / 2)(200 pi. / 2) / 1000 = 45.0 kips= 1.5(25 lb/pi )(24 pi. / 2)(200 pi. / 2) / 1000 = 45.0 kips

Axes A et D :VA = VD = 1.5(25 p lb/pi2)(24 pi. / 2)(120 pi. / 2) / 1000 = 27.0 kips

Déterminer le cisaillement linéaire pondéréLe cisaillement linéaire est donné en divisant la charge de cisaillement par la longeur du bâtiment (perpendiculaire au vent)

Axes 1 et 6 (max):


Axes 1 et 6 (max):S1 = S6 = (45.0 kips)(1000)/120 pi. = 375 lb/pi.

Axes A et D (max):SA = SD = (27.0 kips)(1000)/200 pi. = 135 lb/pi.

Axes 2’ et 5’ (21 pi. du rebord):S2’ = S5’ = (79 pi./100pi.)(375 lb/pi.) = 296 lb/pi.

Diagramme du cisaillement

Axes 1 et 6 (max) :S1 = S6 = 375 lb/pi.

Axes A et D (max) :S = S = 135 lb/pi.


SA = SD = 135 lb/pi.

Axes 2’ et 5’ (21 pi. du rebord):S2’ = S5’ = = 296 lb/pi.

Tablier : P-3615, épaisseur = 0.03’’ (0,76mm)Connecteurs : Soud. par point 3/4” patron 36/4Joints : SertissageSupport : Poutrelles aux 5 pi. Q = 400 lb/pi. > 375 lb/pi.


Sélection de patrons avec sertissage (P-3615)

Axes 1 et 6 Type 22 Soud. ¾’’- 36/4 9’’ C/C 400 lb/pi.

Axes 2’ et 5’ Type 22 Soud. ¾’’- 36/4 36’’ C/C 300 lb/pi.

Support QJointProfiléRéf.

Axes A et D Type 22 Soud ¾’’- 36/4 36’’ C/C 300 lb/pi.


Alternative - Sélection de patrons avec vis #10 (P-3606)

Axes 1 et 6 Type 22 Soud. ¾’’- 36/4 24’’ C/C 380 lb/pi.

Support QSide-LapProfileRef.

Axes A et D Type 22 Soud. ¾’’- 36/4 36’’ C/C 330 lb/pi.

Axes 2’ et 5’ Type 22 Soud. ¾’’- 36/4 36’’C/C 330 lb/pi.

Axes A et D :Afin d’assurer le transfert du cisaillement,

Connecteur : résistance d’une soudure par point 3/4”

Qf = 1.068 kips (Canam SDD page 15)

Cisaillement en diaphragme requis qmax= SA=SD= 135 plf


Cisaillement en diaphragme requis qmax= SA=SD= 135 plf

Espacement des connecteurs au périmètre :aw = Vr/qmax = (1.068 kips)(1000) / 135 lb/pi lin. = 7.9 ft.

Une soudure avec patron 36/4 fourni assez de connecteurs le long des axes A et D.

Axes 1 et 6 :Afin d’assurer le transfert du cisaillement,

Capacité du cisaillement requis qmax= S1=S6= 375 lb/pi.

Espacement des soudures au périmètre :aw = Vr/qmax = (1.068 kips)(1000)/375 lb/pi. = 2.85 pi.


aw = Vr/qmax = (1.068 kips)(1000)/375 lb/pi. = 2.85 pi.

Pour garder la même rigidité du diaphragme, l’espacement des connecteurs au périmètre parallèle aux flutes du tablier ne doit pas être plus grand que celui des panneaux intérieurs aux joints de feuilles, alors utiliser e = 5 pi./2 = 2.5 pi.

Un plot de cisaillement doit alors être utilisé entre les sièges de poutrelles.

Étape 2. Calcul de la rigidité du diaphragme

xx

2

K3D3.0

K

KG

l++

=′

Exemple de calcul utilisant une soudure par point au support et des vis au joint de feuilles

Où lv = 5 ft.DDM03, page AIV- 6, K2 = 870 kip/po., K4 = 3.78DDM03, page AV-13, K1 = 0.391 pi.-1

DDM03, page AIV-7, D22 = 1072 pi.

G’ = 870/(3.78+0.3(1072)/5+3(0.509)(5)) = 11.77 kips/po.

F =1/G’ x 1000 = 85 po x 10-4/lb

v1v

xx4 K3

D3.0K l

l++

Déflexion de diaphragme : ∆∆∆∆t = ∆∆∆∆b + ∆∆∆∆s (DDM03 AIII-11)

Déflexion en flexion : ∆∆∆∆b = 5wl4/(384EI)Où le moment d’inertie est utilisé de façon conservatrice comme étant celui des poutrelles aux extrémités :

I = 2.8 x 106 po.4

Étape 2. Calcul de la déflexion

I = 2.8 x 10 po.

∆b = 5(25 lb/pi2/1000)(24 pi./2)(200 pi.)4(1728) /(384 x 29500 ksi x 2.8 x 106) = 0.13 pi.

Déflection en cisaillement : ∆∆∆∆s = wl2 / (8BG’)∆s = 5(25 lb/pi2)(24 pi./2)(200 pi.)2/(8 x 120 pi. x 11.77 kips/po.

x 12 po./pi.) = 0.44 po.∆t = 0.13 + 0.44 = 0.57 po. = h / 505 avec h = 24 pi.Le CNB 2005 recommande max h/500 (4.1.3.5 item 3)

Étape 3. Effet combiné de la tension et du cisaillement

RDCH1 page 5 défini 3 types de soudures.

Le type 3 au joint de feuille a 0.7 fois la résistance par rapport au type 1, à cause de l’excentricité.

RDCH1 page 15 Table 4 liste la valeur ‘K’ qui mesure les connecteurs effectifs par largeur de feuilles, à noter que les connecteurs aux rebords peuvent être


Soud. 3/4 in. @ 36/4,K = 2(connect. int.)+2(connect. rebord)(0.7)/2(partagé)

= 2.7Facteur du patron de connecteurs β

= support effectif des connecteurs par feuille= K/largeur de feuilles= 2.7/3 pi. = 0.9 pi.-1 (Table X DDM03 page AIV-13)

partagés avec les panneaux adjacents.

Chaque connecteur sur les poutrelles intérieures ont une aire tributaire effective de : lv/β = 5 pi./0.9 = 5.55 pi2

Résistance en tension : Tf = pression de soulèvement x (lv/β)

= 1.5(30 lb/pi2)(5.55 pi2) = 250.0 lbRésistance d’une soudure 3/4 po. en tension (concentrique) :


Résistance d’une soudure 3/4 po. en tension (concentrique) :T = Фu Tn = 0.5 x 1425 lb = 713 lb(DDM03, page AIV-11, Table V)

Cisaillement et ratio d’intéraction :Qf/Q = 375 plf / 380 plf = 0.987(Qf/Q)1.5 + (Tf/T)1.5 = (0.987)1.5 + (250.0/713)1.5

= 0.98 + 0.21 = 1.19 > 1.0Avec un plus petit espacement au joint de feuilles, la résistance au cisaillement augmente: 12”, Q = 500 lb/pi, alors le ratio est de 0,86 OK

LSD: Фu = 0.5, S-136-01

Conception du diaphragme

Zone Profilé Épaisseur Connexions Remarques

Au Support Au joint

P-3606 0,030” Soud. ¾” 36/4 vis #10 @ 36” c/c

P-3606 0,030” Soud. ¾” 36/4 vis #10 @ 12” c/c Plots de cisaillement axes 1 & 6

• Pour voir un autre exemple sur l’intéraction tension/cisaillement, se référer à l’exemple 7A de l’Appendice III du DDM03.

• Afin de s’assurer que le ratio tension/cisaillement est plus petit que 1 lorsque le connecteur est sollicité en tension, le


que 1 lorsque le connecteur est sollicité en tension, le connecteur devrait être utilisé avec un % de sa capacité en cisaillement.

Conception d’un diaphragme au toit

Exemple 2 (Canam SDD, p 23)

Données de conceptionBâtiment 90,4m (295’) x 38,4m (126’)Charge de séisme factorisée 712kN (160 kips) au périmètre (Axes de contreventement)

Exemple 2 : diaphragme au toit

Forces linéaires de cisaillement : 712/38.5 = 18.5 kN/m ou 160/126 x 1000 = 1270 lb./pi.

Chargement

Note : la charge latérale au toit vient du poids de la structure ainsi que les charges mortes et vives surimposées

Puisque la charge est élevée, la combinaison soudures/vis est utilisée afin d’atteindre une grande résistance.• Esp. poutelles : 1800mm (6 pi.)• Profilé tablier : P-3606• Connecteurs au support : Soud. par point 19mm (3/4 in.)• Connecteurs joint de feuilles : vis #10

Connexions


• Connecteurs joint de feuilles : vis #10

Patrons d’attache proposés


Connecteurs au périmètre


Calcul de la rigidité moyenne du système


Déflexion (suite)


Patrons d’attache proposés


Catalogue sur le diaphragmeFastener Data (p. 15)

Résistance pondérée d’un connecteur au support;

• Valeurs utiles pour calculer le nombre de connecteurs requis afin de passer un effort de cisaillement pondéré du tablier au support dans un axe de contreventement

Spécifications sur le diaphragmeResponsabilités

ICTAB 10M-06 ;

• L’ingénieur concepteur doit fournir des plans et devis "complets" de structure (scellé & signé) ;- Spécifier le type de tablier (profondeur, épaisseur, type de joint et type de fini).- Spécifier les types de connecteurs requis ainsi que leurs caractéristiques (aux joints et aux supports) et l’espacement de ces derniers

• Information impérative ; charges pondérées et croquis montrant les zones des différents patrons d’attache

Diaphragme - récapitulation

� Concept– poutre profonde avec tablier comme âme

� Connecteurs et patrons d’attache– contrôlent résistance et rigidité

� Mode de rupture– connecteur et voilement hors plan

� Rigidité du diaphragme� Rigidité du diaphragme– partie flexion + partie cisaillement– béton rend très rigide

� CombinaisonTension - Cisaillement– limiter la charge de cisaillement à 80% de

la résistance pour laisser de la capacité en tension pour le soulèvement au vent

Responsabilité du concepteur

Si les patrons d’attache sont manquants....

$$$$$$Dessins pour soumissions

Garder l’épaisseur du tablier le plus mince

Fabricant d’acier

Monteur d’acier

tablier le plus mince possible : $/pi.ca.

Utiliser la méthode d’installation la moins coûteuse ; Sertissage, augmenter l’espacement entre les connecteurs, …

Base = tablier toit 1.5” tôle .030” Même quantité de connecteurs pour tous les cas

Cost Factor1. Soudures aux supports et 1.00

sertissage des joints latéraux

Coûts relatifs des connecteurs

sertissage des joints latéraux2. Soudures et vis aux joints latéraux 1.053. Soudures avec rondelles et vis 1.194. Clous Hilti et vis aux joints latéraux 1.135. Clous Hilti au périmètres et vis pour intérieur 1.14

et vis aux joints latéraux5. Vis aux supports et aux joints latéraux 1.17

MSOffice1

Cheminement des efforts

� Ingénieur concepteur indique sur les dessins le type et la magnitude des efforts axiaux pour les poutrelles, fermes et poutres impliquées dans le transfert des efforts(communication)

Réf.: Check list catalogue Canam p. 70


F

M

Sans renfort spécial ???

e

F

Cheminement des effortsRenfort dans la poutrelle


Membrure Supérieure

Poutrelle

Plaque d’assemblage soudée au chantier


Membrure Supérieure

Poutrelle

Angle d’assemblage soudé au chantier

Cheminement des efforts de cisaillement

Angle Continu = élément collecteur

Connection du tablier à l’angle collecteur selon les espacements requis par le diaphragme

CheminementCheminement des effortsdes efforts

4””””

V

De l’angle collecteur aux pièces de charpente

4””””

Avec V > 1kip (4.5kN), des raidisseurs seront probablement requis pour transférer l’effort


Angle collecteur ou tablier

Espacement et longeur selon les efforts et les maximum

Ferme ou poutreHSS 4 X 4 X 3/16 (angle coll.)Plot de cisaillement(installé en chantier)ou HSS 4 X 6 x 3/16 pour attacher tablierdirectement (nervures à 6’’ c/c)


Tablier n’est

Encastrements avec ajustement vertical

Mouvement vertical vs transfert au mur de cisaillement

SECTION A

Tablier n’est pas montréA

Pièces de transfert(Pas dans le contrat du manufacturier de poutrelles)

CheminementCheminement des effortsdes efforts

Contr.H

Joint d’expansion

Poutrelle

Joint entrepoutrelles

Questions ?

Étape 2. Calcul de la rigidité du diaphragme

I = 2Ajst(B/2)2 = 2 x 1.76 in.2 x (120 x 12/2)2 = 1.8 x 106 in.4

Exemple de calcul du moment d’inertie

4 POUTRELLES Haut et BasI1 = 2Ajst(B /2)2 = 2 x 1.76 in.2 x (120 x 12/2)2 = 1.8 x 106 in.4

I2 = 2Ajst(B2/2)2 = 2 x 1.76 in.2 x (110 x 12/2)2 = 1.5 x 106 in.4

I3 = 2Ajst(B3/2)2 = 2 x 1.76 in.2 x (100 x 12/2)2 = 1.3 x 106 in.4

I4 = 2Ajst(B4/2)2 = 2 x 1.76 in.2 x ( 90 x 12/2)2 = 1.0 x 106 in.4

652 Bishop St. N., Unit 2A, Cambridge, Ontario, Canada N3H 4V6

Telephone (519) 650-1285 Fax (519) 650-8081 Web Site www.cssbi.ca

Errata to CSSBI B13-06 Design of Steel Deck Diaphragms, 3rd Edition The CSSBI Design of Steel Deck Diaphragms, 3rd Edition, was published in 2006 when the standard governing the design of cold formed steel structural members was the 2001 edition, with 2004 Supplement, of CSA-S136. Within that edition of S136 the resistance factor specified for steel diaphragm construction was 0.50 for all types of loading and connections. The CSA-S136 standard was updated in 2007 and changes were made to the resistance factors for steel diaphragm construction. The table below shows the resistance factors that are provided in CSA-S136-07.

CAN/CSA-S136-07, Table D5 Limit State

Connection Related Panel Buckling Load Type or Combinations

Including Connection Type

φd (LSD) φd (LSD) Welds 0.50 Earthquake Screws 0.60 Welds Wind Screws 0.65

Welds 0.55 All Others Screws 0.60

0.75

Depending on the type of loading and connection, the tables in CSSBI B13-06 giving the factored resistances based on strength can be adjusted based on the ratio of the new resistance factor given in the table above to the old resistance factor of 0.50.

Type de tablier Épaisseur Connecteur Connecteur

Patron de

connecteur

Espacement

connecteur au

joint latéral Facteur de Portée

Résistanc

e Rigidité G' Flexibilité F

CSSBI

B13-06

Prof-largeur-nervures (mm) au support au joint latéral au support (mm)

résistance

inclus (mm) (kN/m)

(10^3 N /

mm)

(mmx10^-

6/N) page

Toit 76 mm - 610 mm - 152 mm 0,76 Soudures 19 mm Button Punch 610/3 900 0,5 3000 2,2 1,6 625 84

Toit 76 mm - 610 mm - 152 mm 0,76 Hilti ENP2K / X-EDNK22 Vis #10 610/3 900 0,6 3000 2,9 1,8 556 107



Toit 76 mm - 610 mm - 152 mm 1,22 Soudures 19 mm Soudure 38 mm l 610/7 150 0,5 3000 31,2 22,2 45 89

Toit 38 mm - 914 mm - 152 mm 0,76 Vis #12 Vis #10 914/4 900 0,6 1800 3,0 2,7 370 72

Toit 38 mm - 914 mm - 152 mm 0,76 Hilti ENP2K / X-EDNK22 Button Punch 914/4 900 0,6 1800 3,4 2,6 385 76



Toit 38 mm - 914 mm - 152 mm 0,76 Soudures 19 mm Vis #10 914/4 900 0,5 1800 4,3 2,7 370 64





Toit 38 mm - 914 mm - 152 mm 0,76 Soudures 19 mm Button Punch 914/7 150 0,5 1800 8,1 9,5 105 57Toit 38 mm - 914 mm - 152 mm 0,76 Soudures 19 mm Button Punch 914/7 150 0,5 1800 8,1 9,5 105 57












Toit 38 mm - 914 mm - 152 mm 1,22 Hilti ENP2K / X-EDNK22 Button Punch 914/9 150 0,6 1800 19,3 18,6 54 78


Toit 38 mm - 914 mm - 152 mm 1,22 Vis #12 Vis #10 914/9 150 0,6 1800 20,4 23,6 42 74





Plancher 38 mm - 914 mm - 152 mm + 65 mm béton 0,76 Hilti ENP2K / X-EDNK22 Vis #10 914/4 600 0,5 1800 39,9 427,0 2 143

