FR2736667A1 - Dispositif pour connecter l'ame d'un profile metallique au beton dans une construction mixte - Google Patents

Dispositif pour connecter l'ame d'un profile metallique au beton dans une construction mixte Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif pour connecter l'âme d'un profilé métallique au béton dans une construction mixte. Il est constitué par un diffuseur (3) noyé dans le béton (2), formé d'une ou plusieurs barres à hautes adhérence s'appuyant d'une part sur une tranche de l'âme du profilé (1) d'autre part en au moins deux points sur un répartiteur (4) en contact sur chaque côté à un cadre (5a). Le dispositif selon l'invention est destiné à la construction mixte.

Description

DESCRIPTION
La présente invention concerne un dispositif pour connecter l'âme d'un profilé métallique au béton dans une construction mixte.
Dans le domaine de la construction mixte acier béton, la connexion est obtenue par la fixation de butées: goujons, cornières, arceaux.. ayant pour fonction d'équilibrer le champ de contraintes de cisaillement longitudinal à l'interface acier béton. Ces connexions possèdent généralement des formes et des dimensions permettant une diffusion la moins agressive possible des contraintes dans le béton.
Généralement ces butées sont fixées sur la semelle supérieure des profilés.
Par ailleurs la section mixte constituée d'une dalle béton et d'un profilé métallique en forme de T dont l'âme est ajourée est connue.
La découpe de l'âme entraîne une discontinuité de l'acier du profilé dans le béton. La tranche de l'âme métallique diffuse alors les contraintes de cisaillement longitudinales dans le béton.
Le brevet européen n0 E 0 369 914 du 16 novembre 1989 divulgue que l'encoche ménagée dans la tranche de la découpe de l'âme permet de placer une ou plusieurs armatures jouant le rôle de connecteur.
Une première campagne d'essais de type pusch-out a permis de caractériser le comportement d'une découpe de l'âme en queue d'arronde, figure :{*
Les essais ont consisté à établir la loi de comportement de l'effort par rapport au glissement longitudinal, figure 11 et à observer le mode de ruine suivant: - Seule la résistance au cisaillement du béton intervient dans le comportement mécanique du connecteur.
La courbe fait apparaître deux domaines: - un premier domaine que l'on peut qualifier d' état limite de service est caractérisé par la formation d'une pyramide (10) délimitée par des plans de cisaillement dont le sommet est issu de la tranche (11) de l'âme (1). Ce domaine est limité par une charge correspondant à environ 60% de la charge de ruine, en dessous de cette charge la fissuration n'est pas perceptible.
- un deuxième domaine que l'on peut qualifier d'état limite ultime caractérisé par la formation d'un plan (12) de cisaillement dépendant exclusivement des butées.
Partant de ces constatations, il apparaît que si les contraintes de cisaillement de la masse de béton devant la tranche de l'âme étaient maîtrisées et que l'aire de cisaillement pouvait être augmentée l'utilisation d'une telle connexion serait économique.
La deuxième campagne d'essais pusch-out réalisée sur des corps d'épreuves équipés du nouveau dispositif objet de la présente invention ont permi de mettre en évidence les plans de cisaillement dans le béton et ont apporté des charges de ruine d'environ 1350 kN alors que les premiers essais sans ledit dispositif se situaient vers 800 kN.
Donc avec des géométries et des matériaux identiques la présence du dispositif de l'invention permet un gain de résistance de l'ordre de 70%.
Le dispositif selon l'invention permet la connexion acier béton sans fixation de connecteurs spécifiques sur la poutre en acier mais par simple contact poutre armature de béton armé. L'invention permet de maîtriser les plans de rupture par cisaillement du béton.
la figure 1 représente en coupe longitudinale le dispositif la figure 2 représente la liaison diffuseur répartiteur la figure 3 représente la coupe transversale du dispositif la figure 4 représente en perspective le dispositif la figure 5 représente une variante du dispositif monobloc la figure 6 représente le dispositif monobloc sur découpe queue d'aronde.
La contrainte de cisaillement engendre par l'âme (1) du profilé est dans un premier temps transmise par simple contact à un diffuseur (3) constitué par une ou plusieurs barres à haute adhérence suffisamment rigides et s'appuyant en au moins deux points sur un répartiteur (4) figure 2.
Le répartiteur (4) est conçu de manière à pouvoir être en contact sur chaque côté du cadre (5a) figure 3.
La contrainte est alors répartie sur le périmètre du cadre (5a).
L'analyse des essais pusch-out efectués avec le dispositif de la présente invention montrent qu'il y a rupture par cisaillement sur le plan enveloppe ou périphérique du volume de béton limité par les cadres (5a, 5b, 5c) figure 4.
le comportement de la connexion ainsi obtenue peut être qualifiée de rigide au sens de l'Eurocode 4 partie 1-NFP 22-391-DAN.
Le comportement global de la connexion acier béton peut ainsi être modélisé et quantifié.
Les armatures peuvent être façonnées de manière à ce que les éléments (4 et 5a) ou (3, 4 et 5a) ou (3, 4, Sa ,5b... ) figure 5 soient réalisés en une seule pièce pour constituer un ensemble monobloc.
L'ensemble peut être conçu de manière symétrique (3, 4, 5a ,5b....5b, 5a, 4, 3, ) dans ce cas les extrémitées sont en contact avec les tranches du profilé qui sont vis à vis, L'ensemble confère un comportement mécanique symétrique à la structure mixte.
Un procédé de mise en place de la connexion consistant à jouer sur la déformation élastique de l'ensemble armature monobloc défini cidessus permet de comprimer et de glisser l'ensemble dans la découpe de l'âme entre les tranches de l'âme vis à vis, le contact étant établi par retour élastique du monobloc.
Le clavetage de l'ensemble monobloc peut s'effectuer par l'engagement des armatures sur un profil particulier de la découpe par exemple un tenon, ou dans une encoche spécialement découpée dans la tranche de l'âme.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1) Dans le domaine de la construction mixte de génie civil, dispositif pour connecter l'âme (1) d'un profilé métallique au béton (2) caractérisé en ce que le glissement longitudinal est équilibré aux états limites de service par un ensemble d'armatures placées de préférence perpendiculairement à l'axe longitudinal du profilé composé d'un diffuseur (3) ou armatures en contact avec l'âme, d'un répartiteur (4) ou d'une armature façonnée de répartition en contact avec le diffuseur, d'un cadre (5a) en contact avec l'armature façonnée, d'un groupe de cadres ( 5b,Sc...), la présence d'un ou plusieurs lits de barres transversales (6) traversant l'âme confèrent un comportement ductile au delà de l'état limite de service jusqu'à l'état limite ultime.
Les sollicitations mécaniques étant maîtrisées de l'âme à la zone de béton armée par la taille et la position des cadres déterminant un volume dont la surface enveloppe représente l'aire de résistance au cisaillement du béton.
Les plans définis par les armatures (6) matérialisent des aires de résistance au cisaillement permettant en outre d'obtenir une charge de ruine plus grande que celle de l'état limite de service.
2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le répartiteur (4) comporte au moins deux points de contact.
3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le répartiteur (4) est en contact avec chaque côté du cadre (5) en vue de répartir et de maîtriser le flux de contraintes.
4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le diffuseur (3) et le répartiteur (4) forment une seule pièce.
5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le répartiteur (4) et le cadre (5a) forment une seule pièce.
6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le diffuseur (3), le répartiteur (4), le cadre (5a) forment une seule pièce.
7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le diffuseur (3), le répartiteur (4), le cadre (5a), le ou les cadres (5b,5c...) forment une seule pièce.
8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'ensemble d'armatures présentant une symétrie (3)(4)(5a)(5b)(Sb)(5a)(4)(3) est en contact à chacune de ses extrémités avec l'âme (1) conférant un comportement mécanique symétrique à la structure mixte.
9) Procédé de montage selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'ensemble d'armatures est mis en place entre deux parties d'âme grâce à la déformation élastique de l'ensemble assurant du même coup les doubles contacts diffuseurs (3) âme(1).
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