CONCEPTION DES POUTRES

<= Notes sur les pratiques techniques

Définition : Les poutres sont des éléments de construction travaillant principalement en flexion.

Types de Poutres treillis et leur conception

Poutres Pratt: diagonales tendues, montants comprimés

L’inclinaison optimale est de 45°, si le nombre de panneaux est impair, on place une croix de saint André dans le panneau central

Poutres Howe: montants tendus, diagonales comprimées.

L’inclinaison optimale est de 45°, si le nombre de panneaux est impair, on place une croix de saint André dans le panneau central

Poutres Varren: les diagonales sont inclinées d’à peu prés 60° ; elles sont alternativement tendues et comprimées. On peut aussi adjoindre des montants intermédiaires pour réduire la longueur de flambement des membrures comprimées.

Poutres en X (croix de saint André): superposition des poutres élémentaires de pratt et de Howe

Chaque panneau contient une diagonale tendue et une diagonale comprimée

Poutres en K: le plus souvent employées comme contreventement de plancher ou de bardage

Poutre Vierendeel: système hyperstatique dans lequel les montants sont assemblés encastrés rigidement sur les membrures, sans aucune diagonales

Calculs : l’hypothèse d’articulations parfaites des barres aux nœuds n’est acceptable que si les barres ont une faible raideur I/L  » 0.2 à 0.3 cm^3.

Conception et calculs des Poutres à âmes pleines

Ne jamais effectuer de cordons de soudures transversaux sur les membrures tendues, car les contraintes internes de flexion dues au retrait des soudures se conjuguent avec les contraintes principales de la poutres

Eviter les élargissements de soudures obtenus à partir d’un profil refendu dans l’axe , c’est à dire là où la tranche est la plus chargée en impuretés chimiques ; préférer un profil refendu à 1/3 et 2/3 de sa hauteur

Les renforts de semelles doivent être suffisamment attachés par des cordons latéraux continus. Leur largeur sera donc inférieure ou supérieure à celle de la membrure afin de simplifier l’exécution de la soudure

Les extrémités des renforts seront amincis ou diminués en largeur afin de limiter l’accroissement brutal de contraintes

Les renforts d’âmes sur poutrelle doivent être soudées sur les ailes, ce qui exige un chanfreinage pour éviter le congé des ailes, et des précautions en atelier pour que le bridage inévitable du retrait transversal n’entraîne pas la fissuration des soudures.

Les raidisseurs sont assemblés sur les semelles tendues par des cales ajustées-soudées aux semelles par des cordons // à l’âme

D’une manière générale les raidisseurs sur les semelles sont nécessaires:

  • en bas sur les appuis
  • en haut sur les charges concentrées.

Si l’âme comporte des soudures horizontales on peut:

  • soit meuler localement la soudure pour appliquer le raidisseur
  • soit entailler celui ci par des demis trous percés préalablement au débitage

Conditions du calculs des poutres (conditions de validité des règles CM66): la largeur de paroi à bord libre doit être inférieure à 15 fois leur épaisseur et à 45 fois leur épaisseur pour celles dont les parois ont les deux bords raidis. On doit aussi avoir:  

 

contrainte de flexion:  

Remarque : ces conditions sont toujours remplies dans le cas des profilés laminés à chaud du commerce ; si elles ne sont pas satisfaites, il faut justifier ces profils comme s’ils s’agissaient de profils à parois minces. 

Cisaillement:  ; le maximum de cette valeur est atteinte au centre de gravité, là où les efforts de flexions sont minimums ; sauf exceptions (pièces de faible hauteur fortement chargées, encastrements de portiques) on ne combine donc pas les efforts tranchants et les efforts de flexions.

 

D’autres vérifications peuvent être nécessaires : voilement, déversement, justification des raidisseurs

POUTRES ET FERMES TREILLIS A PROFILS CREUX (NF P22-250 251 252 255 258)

Le plus souvent on a des pièces liaisonnées par des cordons d’angle. On distingue deux types majeurs de treillis : en N et en K. l’une des deux barres est tendue, l’autre est comprimée. Les composantes perpendiculaires à la membrure de ces deux efforts sont égales et opposés et correspondent en fait à l’effort tranchant dans l’élément à treillis. La fonction essentielle de l’assemblage est alors de transmettre cet effort tranchant d’une barre de treillis à l’autre, via la membrure, étant supposé que la charge éventuellement appliquée au nœud reste faible par rapport à cet effort. On distingue les assemblages avec espacement ou avec recouvrement :

e=0 sans excentricité ; e¹0 avec excentricité ; on est amené ou non à construire avec une excentricité en fonction de la taille des profils et présence et de leurs angles d’incidence.

 

Avec espacement ; l’espace doit être suffisant pour éviter le chevauchement des cordons de soudures (soit en principe au minimum 10mm).

Avec recouvrement ; l’assemblage est plus coûteux, mais il est meilleur.

Lorsque l’espacement entre les deux barres treillis est tel qu’aucune interaction n’existe plus dans le comportement de leurs assemblages respectifs sur les membrures, ceux-ci sont analysés séparément comme des assemblages  en Y ou en T (et quelque fois en X).

Modes de ruine des treillis à profils creux:

Les normes françaises et les Eurocodes sont construites à partir de formules semi-empiriques, et lors de l’utilisation de ces normes il est très important de respecter les domaines de validité (formules tirées d’essais)