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CONSTRUCTION MÉTALLIQUE N°4/2003 REVUE construction métallique n° 4-2003 revue

CONSTRUCTION MÉTALLIQUE N°4/2003 REVUE construction métallique n° 4-2003 revue trimestrielle 40e année Directeur : Michel Lucas Rédactrice en chef : Béatrice Chatellier Rédaction et édition : Centre Technique Industriel de la Construction Métallique (C.T.I.C.M.) Domaine de Saint-Paul, 78471 SAINT-RÉMY-LÈS-CHEVREUSE CEDEX Téléphone : 01 30 85 25 00 CCP Paris 20 029 08 E Télécopieur : 01 30 52 75 38 e-mail : publication@cticm.com France Étranger abonnement.............................. 120 e (TTC) 160 e le numéro ................................. 40 e (TTC) 55 e Comité de Lecture International Président : Bruno Chabrolin. Ingénieur X74, Directeur scientifique du CTICM, Saint-Rémy-lès-Chevreuse. Membres : Jean-Marie Aribert. Docteur ès Sciences, Professeur des Universités, Directeur du Laboratoire de Structures à l’INSA de Rennes. André Colson. Chef de la Mission Génie Civil au Ministère de l’Équipement, des Transports et du Logement, La Défense. Michel Crisinel. Ingénieur EPFL, Chargé de cours à l’EPFL, Lausanne. Jacques Faure. Ingénieur ESTP, CHEM, Directeur adjoint de l’établissement INGEROP de Clermont-Ferrand. Yvan Galéa. Ingénieur ENSAM, Chef du Service Recherche au CTICM, Saint-Rémy-lès-Chevreuse. Patrick Le Chaffotec. Ingénieur ESTP, CHEM, Directeur du Département Construction Métallique, Saint-Rémy-lès-Chevreuse, . Pierre Maitre. Chef du Département Missions et Ouvrages exceptionnels SOCOTEC, Saint-Quentin-en-Yvelines. René Maquoi. Président du Département M&M, Professeur ordinaire de l’Université de Liège. Florent Millot. Ingénieur ENSAM, CHEM, Directeur du cabinet Jaillet Rouby, Orléans. Jean-Pierre Muzeau. Docteur ès Sciences, Professeur au CUST, Université Blaise Pascal, Clermont-Ferrand. Dominique Queffelec. Ingénieur CNAM, Directrice du BET ARCORA, Arcueil. Joël Raoul. Ingénieur des Ponts et Chaussées, SETRA, Bagneux. Les articles sont publiés sous la responsabilité des auteurs. Tous droits de reproduction, même partielle, réservés pour tous pays. © Copyright by Construction Métallique – CTICM 2003 sommaire Construction Métallique, N° 4, décembre 2003 Connecteurs goujons disposés horizontalement U. Kuhlmann et K. Kürschner 3 et soumis à cisaillement statique ou répété – Conception et calcul Stud connectors welded in a horizontal position and subjected to static or repeated loading – Conceptual design and calculation Rubrique DESCRIPTION D’OUVRAGE Aéroport de Nice Côte d’Azur – Extension du terminal 2 Ch. Antoine 15 Nice Côte d’Azur Airport – Extension of terminal 2 Rubrique TECHNIQUE ET APPLICATIONS Calcul d'une panne z sous bac acier continue sur trois appuis M. Lukic ´ 37 Calculation of a Z purlin located under a steel sheeting and continuous over two spans Habitat grande portée – Étude de la variante construction mixte D. Bitar et C. Douhard 79 acier-béton selon les Eurocodes sous conditions normales et à l’incendie R90 ISO Houses with large spans – Study of a composite steel-concrete constructive solution according to the Eurocodes under normal and ISO R90 fire conditions Vérification de la résistance au feu B. Zhao 113 des dalles mixtes acier-béton selon ENV 1994-1-2 Verification of the fire resistance of steel-concrete composite slabs according to ENV 1994-1-2 THESE Analyse de comportement des assemblages métalliques renforcés Z. Al Khatab 125 par contre-plaques. Approche numérique et validation expérimentale Analysis of the behaviour of steelwork connections reinforced with backing plates. Numerical approach and experimental validation INFORMATIONS PRATIQUES Stages de formation continue 127 Publications CTICM 131 Photo de couverture : Aéroport de Nice Côte d’Azur. Extension du terminal 2 Photo : photothèque Aéroport de Nice Architecte : Paul Andreu, ADP Constructeurs : CABROL-CANAM Maître d’ouvrage : CCI Nice Côte d’Azur Construction Métallique, n° 4-2003 CONNECTEURS GOUJONS DISPOSÉS HORIZONTALEMENT ET SOUMIS À CISAILLEMENT STATIQUE OU RÉPÉTÉ CONCEPTION ET CALCUL par Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann et Dipl.-Ing. Kai Kürschner RÉSUMÉ Des travaux de recherche comprenant aussi bien le comportement à la ruine des goujons connecteurs disposés horizontalement (sous cisaillement longitudinal statique seul, sous cisaillement transversal statique seul et sous une combinaison de ces deux cisaillements) ainsi que le comportement en fatigue sous cisaillement longitudinal ont été effectués. Un pas significatif a été fran- chi vers une meilleure compréhension du modèle mécanique de résistance des interfaces acier/béton comportant une connexion réalisée par goujons connecteurs disposés horizontalement. Il est prévu, dans un avenir proche, d’étudier plus avant les règles de dimensionnement présentées dans cet article [16] et de les compléter par des recommandations relatives aux dispositions constructives dans les zones de la dalle en béton armé proches des appuis. Par ailleurs, on présente dans [16] les résultats de recherches supplémentaires sur le comportement de l’interface acier/béton en termes de déformations sous sollicitation statique et sous le cisaillement correspondant dans l’interface, pour des applications dans le domaine des bâtiments et des ponts. SUMMARY Research works dealing with the ultimate behaviour of stud connectors welded horizontally (under longitudinal static shear loa- ding only, transverse static shear loading only and a combination of both loading types) as well as with the fatigue behaviour under longitudinal shear loading have been performed. A significant step forward has been made to reach a better understanding of the mechanical resistance model of steel/concrete interfaces including connections with horizontal shear studs. In a near future the design rules given in the present paper [16] will be further studied and recommendations on the layout of the connectors in the reinforced concrete slab close to the supports will be prepared. Besides, in [16], results of supplementary research works on the behaviour of the steel/concrete interface in terms of deformations under static loading and under the corresponding shear forces at the interface are presented, for applications in the field of buildings and bridges. Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann – Professeur de construction métallique, mixte et en bois – Institute of Structural Design – Université de Stuttgart – Allemagne Dipl.-Ing. Kai Kürschner – Collaborateur scientifique – Université de Stuttgart – Allemagne 1. – INTRODUCTION 1,1. – Exemples Les projeteurs imaginent de nouveaux types de section adap- tés à la construction mixte acier/béton armé lorsque, pour des raisons économiques par exemple, ils suppriment la semelle métallique supérieure dans les constructions de bâtiment ou de ponts innovants (voir fig. 1) ou lorsque, pour des raisons de mise en œuvre ou de dispositions constructives, la dalle de béton est connectée à l’âme (voir fig. 2). Ces conceptions conduisent ainsi à des zones de concentration de goujons connecteurs disposés horizontalement avec, localement, un faible enrobage de béton. 1,2. – Particularités Dans les cas correspondants aux figures 1 et 2 où des gou- jons connecteurs sont disposés horizontalement en étant proches de la surface libre de la dalle, des efforts apparaissent dans le sens de l’épaisseur de la dalle lorsqu’un cisaillement longitudinal est appliqué parallèlement à cette surface libre, ce qui engendre des fissures longitudinales du béton. Par suite, la résistance de ces goujons, par rapport à celle de goujons dispo- sés verticalement ou loin de la surface libre, se trouve réduite par le risque de fissuration longitudinale du hourdis. Dans de nombreux cas, les goujons connecteurs disposés horizontale- ment ne sont pas seulement sollicités par le cisaillement longi- tudinal dû à la flexion d’ensemble de la poutre mixte, mais aussi par le cisaillement transversal dû à la disposition même de la dalle en béton armé. Cela conduit à un risque de ruine supplémentaire par éclatement aux angles du béton. La figure 3 montre la formation des fissures pour chaque type de sollicita- tion de cisaillement des goujons. La combinaison de ces deux cisaillements peut conduire à une aggravation des désordres observés du fait de la simultanéité de leur action, et donc à une réduction de la résistance propre de chaque goujon. Du fait de comportements différents en terme de rigidité, le type d’interface acier/béton, simple ou double (voir fig. 4), influence fondamentalement la capacité résistante des goujons horizontaux. Pour le cisaillement longitudinal comme pour le cisaillement transversal, une interface double conduit à une meilleure résistance du goujon qu’une interface simple. 1,3. – Procédure d’étude Pour une étude réaliste du comportement à la ruine et en fatigue des goujons connecteurs disposés horizontalement, 109 essais sous cisaillement statique et 19 essais sous cisaillement répété ont été conduits dans le cadre de recherches expérimen- tales. L’exploitation des essais permet de tirer des conclusions claires en ce qui concerne les différentes grandeurs détermi- nantes comme : – la résistance du béton, – les goujons à tête (épaisseur d’enrobage vertical, espacement horizontal, diamètre), 4 Connecteurs goujons disposés horizontalement et soumis à cisaillement statique ou répété – Conception et calcul Construction Métallique, n° 4-2003 Fig. 1 – Sections comportant des goujons horizontaux, rencontrées en bâtiment (a) Pont en caisson : section à double action mixte (b) Pont à arc métallique et suspentes : Section à simple action mixte (c) Détail de pont-dalle multi- poutres sans entretoise Elément en béton préfabriqué Béton coulé en place action mixte Fig. 2 – Coupes transversales de tablier de pont avec des goujons horizontaux – les armatures verticales (diamètre des étriers, nombre d’étriers par goujon), – les armatures longitudinales (diamètre) et le nombre de ran- gées de goujons : simple ou double. Fondées sur les observations expérimentales, des simulations numériques en trois dimensions utilisant la méthode des élé- ments finis ont été réalisées aussi bien pour le cisaillement sta- tique longitudinal que pour le cisaillement statique transversal, et ce respectivement pour les deux types d’interface acier/béton. Compte tenu de la grande importance accordée à la modélisation du béton uploads/Ingenierie_Lourd/ 00418993enlace-pdf 1 .pdf