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Contexte et domaine d’application
Dans la norme NF EN 1994-1-1 [4], le terme d’assemblage mixte désigne l’encastrement de l’extrémité d’une poutre mixte avec un poteau, dans laquelle l’armature de la dalle reprend une partie des efforts de traction engendrés dans l’attache. La norme ne prévoit pas d’assemblage mixte en zone de moment positif, pour lequel une contribution de la dalle en compression pourrait être prise en compte.
Pour les assemblages mixtes entre une poutre et un poteau, il est nécessaire d’envisager la présence d’un moment positif quand le système structural est stabilisé par effet portique et est soumis à des actions latérales. Ce point n’étant pas abordé par la norme, plusieurs publications traitent de ce sujet, par exemple [8] ou [9].
Un assemblage mixte en zone de moment positif peut aussi être nécessaire pour réaliser la continuité d’une poutre mixte. C’est typiquement le cas pour une poutre mixte de grande portée, quand des limites d’accès ou de levage imposent une livraison du profilé dans une longueur inférieure à celle de la portée. Un assemblage en zone de moment positif doit alors être conçu, par exemple à mi-portée de la poutre.
Pour pallier l’absence d’indications dans la NF EN 1994-1-1, cet article propose un modèle de calcul pour des assemblages de continuité par platines d’about de poutres mixtes sous moment positif, basé sur la méthode des composants de la norme NF EN 1993-1-8 [3], adaptée pour tenir compte de la présence de la dalle comprimée. Il reprend aussi les concepts de calcul des poutres mixtes de la NF EN 1994-1-1 et permet, en particulier, de prendre en compte une connexion partielle. La première partie est consacrée au calcul de la résistance en flexion, elle est accompagnée d’un exemple d’application. Une seconde partie, à paraître ultérieurement, traitera de la rigidité d’un tel assemblage mixte.

RÉSUMÉ
Cet article présente le développement d’un nouvel élément fini de poutre 3D pour l’analyse non linéaire des structures en acier et des structures mixtes acier-béton soumises à l’incendie. Le modèle adopte une formulation co-rotationnelle pour le calcul du vecteur des forces internes et de la matrice de rigidité associée, permettant de traiter efficacement le phénomène de grand déplacement. Chaque nœud est doté de sept degrés de liberté afin de prendre en compte les effets de gauchissement de la section transversale d’une barre. La discrétisation des sections transversales repose sur une approche multifibre, autorisant la modélisation de sections transversales de forme arbitraire et une représentation précise des distributions de température non uniformes (pour le calcul au feu) ainsi que des états de contrainte triaxiaux induits par la torsion, les efforts axiaux et les moments fléchissants.
Le comportement thermomécanique est modélisé à l’aide de lois con-stitutives élasto-plastiques tridimensionnelles intégrant les propriétés des matériaux dépendantes de la température, conformément aux prescriptions de l’Eurocode. Le comportement de l’acier est traité par une projection en contraintes planes, tandis qu’une stratégie de condensa-tion est appliquée au comportement du béton.
Afin de pouvoir obtenir un état avancé de la déformée d’une structure à l’état limite ou une résolution numérique en cas d’instabilité locale précoce, une approche spécifique basée sur la résolution dynamique a été introduite. Cette résolution du comportement dynamique non linéaire repose sur une méthode implicite, basée sur le schéma de Newmark. En présence de rotations finies, les équations de Newmark sont formulées en fonction du vecteur de rotation incrémental et de sa dérivée temporelle. Afin d’éviter la complexité des termes dynamiques induite par la décomposition en mouvement rigide et déformation propre dans le cadre co-rotationnel, une formulation lagrangienne totale est adoptée pour l’expression des termes dynamiques.
La validation du modèle à partir d’exemples numériques de référence démontre à la fois la robustesse et la précision de la formulation dynamique dans la prédiction du comportement thermomécanique des structures. Elle permet notamment de reproduire fidèlement les modes de ruine tout en assurant une stabilité numérique supérieure à celle obtenue avec une approche statique. Cette approche offre ainsi une évaluation plus complète du comportement structural en situation d’incendie.

Sommaire :

• Application de la méthodologie ISI à la tour Maestro sans protection au feu de son exosquelette – Application of the FSE methodology to the Maestro Tower without fire protection for its exoskeleton par Gisèle BIHINA, Christophe THAUVOYE
• Méthode de calcul d’un assemblage de continuité d’une poutre mixte sous moment positif – Partie 1 : Résistance par Pierre-Olivier MARTIN, Anthony RODIER, Cong-Viet PHAN
• Développement d’un élément de poutre 3D pour le comportement thermodynamique : approche dynamique implicite – Development of a 3D beam element for thermodynamic behaviour: implicit dynamic approach par Piseth HENG, Bin ZHAO

Au sommaire:

Actualités

Actualités logiciels du CTICM, évolutions et nouveaux développements

Aluminium : un guide de référence pour les structures du bâtiment

Se former à la RE2020, un impératif stratégique pour les constructeurs métalliques

Construire en métal face aux nouveaux défi s : une matinée pour s’informer, échanger et agir

Recherche FISHWALL, présentation des résultats

Jean-Claude Fayat prend la tête de la Fédération des industries mécaniques

Dossier : Les logiciels pour la construction métallique

Rencontre

Maxime et Julie Turetta, à la tête de CMD

Sur le terrain

Le BEM de Paris-Saclay (91)

Assistance technique

Les assemblages soudés jouent un rôle majeur dans l’intégrité et la durabilité des structures en acier. Toutefois, ces assemblages soudés sont susceptibles de présenter des défauts dus à la fabrication qui peuvent affecter leur résistance à la fatigue. En conséquence, le prEN 1993-1-9 fait référence au niveau de qualité de soudure B défini dans l’ISO 5817 pour garantir une résistance à la fatigue adéquate. Cependant, il n’existe pas d’études approfondies justifiant cette exigence. Le présent article
analyse à la fois les essais expérimentaux cités dans le document background du prEN 1993-1-9 et les essais récents afin d’obtenir des courbes de résistance à la fatigue. Les soudures bout à bout à pleine pénétration ou par cordons d’angle sont étudiées. Certains essais comportaient des défauts mesurés qui ont permis d’analyser leur impact sur la résistance à la fatigue. En outre, une comparaison est effectuée entre les résultats expérimentaux et les conclusions fournies par la norme XP ISO/ TS 20273 et les recommandations de l’IIW, qui établissent un lien entre défauts des soudures et résistance à la fatigue. Les spécifications de la XP ISO/TS 20273 ne sont pas toujours en accord avec les résultats expérimentaux. Les défauts tels que le manque de pénétration, le défaut d’alignement, les caniveaux et le mauvais assemblage en soudure d’angle ont été analysés. Les résultats ont révélé qu’un manque de pénétration correspondant au niveau de qualité D entraînait une diminution de 40% de la résistance à la fatigue des soudures bout à bout, contre une réduction de 20 % due à un défaut d’alignement du même niveau de qualité. Dans les assemblages par cordons d’angle, un défaut d’alignement de qualité D réduisait la résistance à la fatigue de 23 %, tandis qu’un mauvais assemblage au même niveau augmentait la résistance à la fatigue de 16 %. Les résultats révèlent que les niveaux de qualité ne sont pas toujours en corrélation avec les catégories de détail (résistance à la fatigue) indiquées dans le prEN 1993-1-9.

Contexte et objet de l’article
Le comportement d’un assemblage soumis à un moment fléchissant peut être modélisé à l’aide d’un ressort flexionnel qui permet de relier le moment fléchissant à la rotation de l’assemblage. Un assemblage peut ainsi être caractérisé par trois paramètres : sa rigidité initiale en rotation, son moment résistant et sa capacité de rotation. La rigidité initiale en rotation d’un assemblage caractérise sa réponse dans le domaine élastique. Ce paramètre peut fortement impacter le comportement global de la structure complète. La rigidité initiale en rotation dépend des propriétés mécaniques des composants de base qui constituent l’assemblage. Pour modéliser le comportement flexionnel d’un assemblage, l’Eurocode 3 Partie 1-8 s’appuie sur la méthode des composants. Un assemblage est divisé en un ensemble d’éléments de base, les composants, reliés entre eux par des éléments rigides. Chaque composant est représenté par un ressort auquel est associé un coefficient
de rigidité élastique ki. L’assemblage de ces composants permet d’évaluer les caractéristiques mécaniques de l’assemblage et plus particulièrement la rigidité initiale en rotation.

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Sommaire :

• Rigidité de la partie comprimée d’un assemblage de poutres par doubles cornières d’âme – Stiffness of the compressive area of double web angle connections par Lynita SAROU, Maël COUCHAUX, Mohammed HJIAJ, Stéphane SIRE,
  Jean-François DOUROUX
• Vibration de plancher due aux activités rythmiques – Floor vibration due to rhythmic activities par Tien Minh NGUYEN, Mladen LUKIC
• Impact des défauts sur la résistance à la fatigue des assemblages soudés – Impact of imperfections on the fatigue resistance of welded connections par Kevin MOURADIAN, André BEYER, Maël COUCHAUX, Mladen LUKIC

La construction en aluminium, portée par la légèreté, la durabilité et la polyvalence de ce matériau, occupe une place certaine dans le secteur du bâtiment. Depuis l’introduction de l’Eurocode 9, la conception des structures en alliages d’aluminium s’appuie sur des règles européennes. Pourtant, les références actuelles restent peu nombreuses, souvent disparates, et difficilement accessibles aux praticiens francophones.

Cet ouvrage propose une réponse simple et structurée à ce constat. Conçu comme un guide pratique, il rassemble les fondamentaux de la conception et du calcul d’éléments en aluminium pour le bâtiment, selon l’Eurocode 9. On y trouvera des recommandations claires, illustrées d’exemples de calcul concrets, ainsi que des bonnes pratiques à l’usage des bureaux d’études, des entreprises et des étudiants du secteur.

Ce premier tome constitue une base fiable pour comprendre le comportement de l’aluminium dans les structures, anticiper ses particularités et exploiter pleinement le potentiel de ce matériau. Un ouvrage de référence en français, adapté aux besoins actuels des professionnels de la construction métallique.

Sommaire :

• Méthode de calcul simplifiée du coefficient d’équivalence acier-béton pour les poutres mixtes – par Pierre-Olivier MARTIN
• Assemblages par découpe au laser de tubes métalliques : comportement au feu d’assemblages poteaux-poutres mixtes acier-béton Partie 1 : campagne expérimentale et simulation numérique
  Laser-cut joints of steel tubes: fire behaviour of composite steel-concrete column-beam joints Part 1: Experimental campaign and numerical simulation
  par Gisèle BIHINA
• Flambement autour de l’axe faible de PRS à semelles oxycoupées : propositions de facteurs d’imperfections
  Weak-axis flexural buckling of welded members with flame-cut flanges: proposal for new imperfection factors
  par Maxime LEBASTARD, Maël COUCHAUX, Alain BUREAU, Mohammed HJIAJ

L’édito par Philippe Hostaléry directeur général du CTICM

Le premier CMI de l’année est toujours pour moi l’occasion de tracer les orientations et les grands sujets qui mobilisent la filière. Bien sûr, pratiquement, chaque année, le thème de la transition environnementale est mis en avant. Et bien sûr, cette année encore, ce sujet ne peut être ignoré. Mais, alors que la France connaît une instabilité politique sans précédent sous la Cinquième République, que l’arrivée de Donald Trump remet en question les certitudes de sécurité des Européens et va exaspérer la guerre commerciale entre les nations, il est temps de mesurer la résilience de nos entreprises devant les difficultés.

Le premier signe encourageant est la transformation réelle de nos entreprises : les process ont été rationalisés, les ateliers sont équipés de machines-outils modernes et, pour certaines, de robots. L’industrie 4.0, vous le constaterez dans le dossier du présent numéro, est déjà une réalité de notre filière.

2025… deuxième marche des jalons de la RE 2020, les difficultés commencent-elles ? C’est le deuxième signe encourageant. Ces dernières années, le Centre a été moteur et a beaucoup parlé de transition environnementale, d’acier bas-carbone, de réemploi. Depuis quelques mois, un vent nouveau souffle et ce n’est plus le Centre mais les constructeurs qui parlent de ces sujets. L’utilisation d’acier bas-carbone est systématiquement proposée dans les offres de beaucoup, montrant d’ailleurs que le surcoût par rapport à un acier traditionnel est modique et parfaitement acceptable. Et pour rassurer les maîtres d’ouvrage, non, l’acier bas-carbone n’est pas un acier spécial, il est rigoureusement identique à l’acier traditionnel, c’est l’électricité qui a été utilisée pour le produire qui est décarbonée.

Malgré les progrès, des défis subsistent. Des défis à l’atelier : il reste à inventer les robots capables de résoudre des problèmes techniques qui, créant des goulets d’étranglement, sont aujourd’hui bloquants. Il reste aussi à inventer les robots capables de travailler sur des éléments de réemploi, des profils pas toujours très rectilignes, avec des coupes et percements pas toujours faciles à gérer. L’arrivée de l’IA dans nos ateliers améliorera sans nul doute ces aspects en permettant aux robots une plus grande autonomie et une production continue.

Des défis pour l’entreprise elle-même avec la réglementation environnementale européenne : il s’agira de répondre aux exigences des diverses réglementations. REP, CSRD, taxonomie : ces sigles et ces mots nouveaux auront un impact sur notre façon de travailler quelle que soit la taille de l’entreprise, soit parce qu’on y sera directement soumis, soit parce que les donneurs d’ordres, eux, y seront directement soumis et qu’il faudra bien répondre aux questions qui nous seront posées. À travers Impact’A, le CTICM est prêt à vous accompagner dans ces bouleversements.

Bonne lecture à tous

Le logiciel PMX permet le calcul d’une poutre de plancher suivant la NF EN 1993-1-1 (poutre non mixte) ou suivant la NF EN 1994-1-1 (poutre mixte). Il couvre les poutres mixtes avec profilés laminés ou avec sections reconstituées par soudage. Il est aussi possible de traiter les poutres avec un enrobage partiel.

Les poutres reposent sur deux appuis simples, et elles peuvent comprendre une partie en console à chacune de leurs extrémités. Les analyses sont effectuées par éléments finis. Il est possible de prendre en compte le maintien par un bac en acier en phase de construction.

PMX gère un projet dans lequel il est possible de définir une ou plusieurs poutres, éventuellement de type différent. Une note de calcul peut être éditée pour chacune des poutres indépendamment ou pour le projet dans son ensemble.

Le paquet d’installation comprend le Descriptif Technique ainsi que le Manuel de Validation.

La version V1.1 traite les poutres en situations normales et en phase de construction, ainsi que le calcul à l’incendie selon les normes NF EN 1993-1-2 et NF EN 1994-1-2. Des versions ultérieures permettront de traiter le calcul des poutres de planchers minces (2026).

Sommaire :

• Rigidité des pieds de poteau articulés selon l’axe de faible inertie – Rigidity of column bases pinned along the weak inertia axis – par Romain PALACIOS
• Déversement des poutres en caisson et des profils creux rectangulaires – Study of the bucking of cold-formed circular tube sections bars subjected to simple compression -par Alain BUREAU, Maxime LEBASTARD, Cong Viet PHAN