Valeurs tabulées #4 – Poutres mixtes en profilé en acier partiellement enrobé de béton connecté à une dalle

Cet article est le 4e d’une série de 10 sur les valeurs tabulées. Pour n’en manquer aucun, abonnez-vous, c’est ici en bas de la page à droite.

Cet article est consacré à l’estimation de la résistance au feu des poutres mixtes par valeurs tabulées, en tenant compte de la contribution du béton à la capacité portante de la poutre.

Domaine d’application de la méthode de calcul

La méthode de calcul par valeurs tabulées s’applique aux poutres sur appuis simples, en profilé en acier partiellement enrobé de béton et connecté à une dalle.

Il peut s’agir d’une dalle en béton pleine, ou mixte avec bac collaborant. Dans cette deuxième configuration, au moins 85 % de la face supérieure du profilé en acier doivent être recouverts par le bac acier. Sinon, les vides au-dessus des poutres doivent être remplis avec des matériaux appropriés assurant la protection au feu de l’acier (cf. Figure 1).

Figure 1 : Remplissage des vides entre le profilé métallique et le bac acier

La détermination de la capacité portante Rd à température normale est effectuée suivant la norme NF EN 1994-1-1 et son Annexe Nationale, sur la base des hypothèses spécifiques suivantes :

  • L’épaisseur de la dalle hc doit être d’au moins 120 mm ;
  • La largeur efficace de la dalle beff ne doit pas dépasser 5 m ;
  • Les dimensions du profilé en acier doivent respecter certaines limites. En effet, en notant :
  • b la largeur du profilé en acier,
  • ew l’épaisseur d’âme du profilé en acier,
  • ef l’épaisseur des semelles du profilé en acier,

on doit vérifier : b / ew ≥ 15 et ef / ew ≤ 2 ;

  • L’aire des armatures additionnelles As rapportée à l’aire totale entre les semelles Ac + As ne doit pas dépasser 5 % ;
  • Le profilé en acier doit être réalisé en acier de nuance S355, sinon l’aire minimale d’armatures additionnelles As doit être multipliée par fy / 355, où fy est la limite d’élasticité du profilé en acier ;
  • Les armatures additionnelles doivent être réalisées en acier de nuance S500 ;
  • Les armatures additionnelles et le béton d’enrobage doivent être négligés dans le calcul de Rd.

Tableau spécifique

En fonction :

  • De la classe de résistance au feu (R30 à R180) ;
  • Du niveau de chargement de la poutre ηfi,t ;
  • De la largeur du profil en acier b ;
  • De la hauteur du profil en acier h ;

Le Tableau 1 fournit pour ce type de poutre mixte les dimensions minimales de la section transversale en termes de :

  • Largeur b du profilé en acier ;
  • Aire relative d’armatures additionnelles As / Af.

Par exemple, pour une exigence de stabilité au feu R30, le ferraillage du béton est totalement inutile tant que le niveau de chargement ne dépasse pas une valeur de 0,5. En revanche, le Tableau 1 n’est pas applicable pour une exigence R90 combinée à un niveau de chargement supérieur à 0,5, ni pour une exigence R120 combinée à un niveau de chargement supérieur à 0,3.

Lorsque l’ajout des armatures additionnelles dans la section est nécessaire (exigence de stabilité au feu supérieure à R30), il est indispensable d’utiliser une distance minimale entre le nu du béton et le centre des armatures comme indiqué dans le Tableau 2.

Tableau 1 : Dimension minimale bmin de la section transversale et section minimale d’armatures additionnelles rapportée à l’aire de la semelle As / Af pour des poutres mixtes avec profilé en acier partiellement enrobé de béton (NF EN 1994-1-2, Tableau 4.1)
Tableau 2 : Distance minimale des axes des armatures additionnelles de poutres mixtes (NF EN 1994-1-2, Tableau 4.2)

Un exemple d’application sera publié prochainement.

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Gisèle Bihina, chef de projet recherche – CTICM