Il existe différents types d’assemblages de poutres en acier utilisés dans les structures. Les assemblages de poutres d’acier sont classés en deux groupes, à savoir les assemblages encadrés et les assemblages assis.
Dans les assemblages de poutres d’acier encadrés, la poutre est reliée à l’élément d’acier de support par des raccords tandis que dans le cas des assemblages assis, la poutre est positionnée sur un siège similaire au cas où la poutre est placée sur des murs de maçonnerie.
Dans cet article, différents types d’assemblages de poutres d’acier sont discutés.
Fig.1 : Différents types d’assemblages poutre-poutre en acier
Fig.2.: Connexions de poutres en acier à poutres
Types de connexions de poutres en acier
Divers types de connexions de poutres sont fournis ci-dessous :
- Accords à ossature boulonnée
- Accords à assise boulonnée
- Accords à ossature soudée
- Accords à assise soudée
- Accords à plaque d’extrémité
- Accords spéciaux
- Simples, raccordements rigides et semi-rigides
Raccordement de poutres d’acier à ossature boulonnée
Dans ce type de raccordement, les poutres d’acier sont reliées à des éléments porteurs qu’il s’agisse de poutres d’acier ou de colonnes avec un angle de raccordement d’âme comme on le voit sur la figure-3.
Fig.3: Connexion de poutre en acier à ossature boulonnée
Communément, la connexion est conçue en fonction des charges à l’extrémité de la poutre. Il est nécessaire de prendre en compte la résistance, le type et la taille des fixations et la résistance des matériaux de base lors de la conception de l’assemblage.
La longueur minimale de l’angle d’assemblage doit être au moins égale à la moitié de la profondeur de l’âme libre de la poutre. Cette mesure est spécifiée pour assurer une rigidité et une stabilité suffisantes.
Il existe différentes tailles standard d’assemblages de charpentes boulonnées ainsi que leur capacité fournies par les codes. Le but d’un tel assemblage standardisé est d’augmenter la vitesse de la conception.
Il est recommandé d’utiliser l’assemblage minimal suffisant pour résister à la charge appliquée afin de rendre la conception aussi économique que possible.
Assemblage de poutre d’acier à siège boulonné
Il existe deux grands types d’assemblages à siège boulonné, notamment les assemblages à siège boulonné non rigidifié et les assemblages à siège boulonné rigidifié, comme l’illustrent la figure 4 et la figure 5.
Fig.4.: Raccordement de siège boulonné non raidi
Fig.5
Fig.5 : Connexion de siège boulonné raidi
Si les réactions à l’extrémité de la poutre sont importantes, alors il est recommandé de considérer les connexions de siège raidi parce qu’il a une capacité adéquate pour résister à de grandes forces alors que la capacité de la connexion de siège non raidi est limitée en raison de la capacité de flexion limitée de la jambe d’angle du siège qui dépasse horizontalement.
L’avantage le plus remarquable de l’assemblage par siège est que la poutre peut être fabriquée économiquement et que le siège fournirait un support immédiat pendant l’érection.
La fonction de l’angle supérieur utilisé dans l’assemblage par siège est d’empêcher la poutre de subir des rotations accidentelles.
Il convient de mentionner que ce type d’assemblage ne nécessite pas de détails considérables en atelier. Les connexions boulonnées sont souhaitées du point de vue environnemental car la structure peut être démontée et les éléments peuvent être utilisés dans d’autres projets. Ajouté à cela, les assemblages boulonnés peuvent être érigés avec une grande facilité.
Assemblage de poutres en acier à cadre soudé
Comme les deux autres types d’assemblages de poutres, diverses tailles d’assemblages à cadre soudé avec leurs capacités sont disponibles et fournies par les codes.
La soudure de l’assemblage est soumise à une contrainte de cisaillement directe et à une contrainte causée par les charges sur la poutre qui affectent le motif de la soudure. Donc, ces contraintes doivent être prises en compte.
Il est clair qu’une partie du soudage est effectuée sur le terrain, ce qui est un défi puisqu’il est difficile d’obtenir une soudure de haute qualité en raison des mouvements des éléments en acier causés par les vents ou d’autres facteurs.
Les assemblages de poutres en acier à siège soudé
Il est similaire à l’assemblage à siège de boulons, mais le soudage est utilisé pour la fixation plutôt que les boulons. Les charges sur la poutre affectent le motif de la soudure de manière excentrique et génèrent des contraintes. Donc, comme pour les assemblages à cadre soudé, ces contraintes doivent être prises en compte.
Les types d’assemblages à siège soudé comprennent le siège non rigidifié et le siège rigidifié. Le premier est utilisé dans le cas de petites charges appliquées tandis que le second est adapté au cas de grandes charges.
Il est conseillé d’utiliser des boulons pour connecter la bride inférieure de la poutre au siège. Ces boulons peuvent être retirés ou laissés à leur position après la fin du processus de soudage. La connexion soudée n’est pas souhaitée du point de vue de l’environnement et du travailleur. C’est parce qu’une telle connexion n’est ni peut être démontée ni montée facilement.
Connexion de la plaque d’extrémité de la poutre en acier
Ce type de connexion est rendu possible par l’utilisation de l’art de la soudure. La plaque d’extrémité est reliée à l’âme de la poutre par une soudure car sa capacité et sa taille sont régies par la capacité de cisaillement de l’âme de la poutre attenante à la soudure.
La charge appliquée sur la connexion à l’extrémité de l’élément ne présente pas d’excentricités. Il existe différents types de connexions de plaques d’extrémité, notamment les connexions de plaques d’extrémité flexibles, semi-rigides et rigides.
Il faut savoir que, les fabrications et les coupes doivent être effectuées avec le plus grand soin pour éviter les erreurs. Par exemple, la découpe des poutres à la longueur voulue doit être aussi précise que possible.
Enfin, les assemblages par plaques d’extrémité ne conviennent pas aux structures en acier de grande hauteur.
Assemblages spéciaux de poutres en acier
Ce type d’assemblage est utilisé pour le cas où les dispositions de l’élément structurel sont telles que les assemblages standard ne peuvent être utilisés.
Par exemple, les angles d’intersection pourraient être différents d’un certain degré et lorsque les centres des poutres sont décalés par rapport aux centres des colonnes.
Les exemples d’assemblages spéciaux comprennent l’ossature en tôle pliée, la tôle à âme unique, l’ossature à un côté, la tôle à âme équilibrée et l’assemblage de type Z.
La capacité des assemblages à transférer les moments aux colonnes est basée sur le degré de fixité des assemblages. Plus le degré de fixité de l’assemblage de la poutre est élevé, plus la capacité à transférer les moments aux colonnes est grande.
Si l’assemblage est conçu pour transférer les moments, alors il doit être capable de résister aux forces de cisaillement de la poutre et de transférer les moments aux colonnes.
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Propriétés de l’acier de construction pour la conception et la construction de structures en acier
- D G Brown, D C Iles, E Yandzio. Conception des bâtiments en acier : Medium Rise Braced Frames : Conformément aux Eurocodes et aux annexes nationales du Royaume-Uni. The Steel Construction Institute. Berkshire, p. 72-75. 2009. (P365).
- Frederick S. Merritt, Jonathan T. Ricketts. Manuel de conception et de construction des bâtiments. 6th. ed. New York : McGraw-Hill, 2001.
- Construction en acier. 2016. Cité le 28 octobre 2017.