Principes du dimensionnement des assemblages mixtes poutre-poutre ou poutre-poteau selon Eurocode 4 (ENV). Notions de classification en résistance et en rigidité. Introduction à la méthode des composants.

Introduction à la classification des assemblages mixtes en résistances et en rigidité. Propriétés essentielles vis-à-vis de leur comportement.

1 - INTRODUCTION

Un assemblage mixte assure la liaison (continue ou semi-continue) d'un élément structural mixte au passage d'un autre élément structural (mixte ou en acier), les armatures de premier élément devant contribuer à la rigidité et à la résistance de l'assemblage.

Fig 1 Relation M-Ø  d'un assemblage mixte

Les assemblages mixtes (tout comme les assemblages acier) peuvent être par trois propriétés essentielles vis-à-vis du comportement moment - rotation de l'assemblage (fig1) : 

1. La rigidité initiale S_j,ini  de l'assemblage, qui est déterminée à partir de la tangente initiale à la courbe M-Ø . En pratique, on prend la droite joignant l'origine au point représentatif de la courbe M-Ø  à la valeur 2/3 M_j,Rd
2. La résistance de l'assemblage M_j,Rd, qui est le moment maximum (en flexion négative ) que peut supporter l'assemblage.
3. La capacité de rotation de l'assemblage Ø_Cd, qui est la rotation maximale que peut subir l'assemblage avant de perdre sa résistance

• L'assemblage peut être une rotule simple, il n'est pas conçu pour reprendre un moment de flexion. Sa rigidité initiale est très faible, voir nulle (fig.2a)

Fig 2a

• L'assemblage peut être un assemblage rigide, il est conçu pour reprendre un moment de flexion important (fig.2b).

Fig 2b

• L'assemblage n'est ni une rotule simple, ni un assemblage rigide. Son comportement se situe entre ces deux extrêmes. L'assemblage est réputé semi-rigide (fig.2c).

Fig 2c

2 - CLASSIFICATION DES ASSEMBLAGES

Classification en rigidité

Les assemblages sont classés en rigidité par rapport aux éléments de l'ossature qu'ils assemblent (fig. 3), à partir de la réponse en rotation Ø ; sous la sollicitation de moment M_j..

Fig.3  Limites de classification des assemblages

• La zone 1 correspond à un assemblage rigide :

• La zone 2 correspond à un assemblage semi-rigide :
• La zone 3 correspond à une rotule :

L_b et I_b sont la portée et l'inertie de la poutre mixte assemblée supposée non fissurée.

Les assemblages rigides sont tels que leurs déformations n'ont pas d'influence significative sur la répartition des sollicitations dans l'ossature, ni sur les déformations d'ensemble de celle-ci. A contrario, le calcul des assemblages semi-rigides et de l'ossature ne peut être dissocié.

Classification en résistance

Un assemblage est classé à résistance complète, si la résistance de l'assemblage est supérieure à M^-_pl,_Rd, le moment plastique résistant de dimensionnement sous moment négatif de la poutre assemblée. Un assemblage est classé à résistance partielle dans le cas contraire. Un assemblage doit être considéré comme articulé si sa résistance est inférieure à 0,25 M^-_pl,_Rd.

Capacité de rotation pour les assemblages rigides et semi-rigides

Si on effectue le calcul de l'ossature et de la poutre, suivant le principe des états limites ultimes (ELU) préconisés par les Eurocodes, cela se traduit schématiquement par un mécanisme de ruine présenté à la figure 4.

Fig 4 Présentation schématique de la capacité de rotation

Ø_b est la capacité de rotation de la poutre à la ruine déterminée par les caractéristiques de la poutre.

Ø_j,1 et  Ø_j,2  sont les rotations des assemblages; elles dépendent implicite­ment de Ø_b et doivent être capables de se développer sans perte de résistance de l'assemblage, d'où une notion de «capacité de rotation» suffisante de l'assemblage.

3 - INCIDENCE SUR LE CALCUL DE L'OSSATURE