Valeurs tabulées #9 – Poteaux mixtes en profilé en acier totalement enrobé de béton- Exemple

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Cet article est le 9e d’une série de 10 sur les valeurs tabulées.

Exemple d’application

Cet exemple concerne un poteau situé dans un bâtiment de type IGH (catégorie C). La structure du bâtiment possède un système de contreventement indépendant, et le poteau est articulé en pied avec une hauteur de 6 m. La descente de charges sur le poteau est la suivante :

  • Charge permanente :        1 400 kN
  • Charge d’exploitation :       1 600 kN.

Selon la réglementation, la durée de résistance au feu doit être de 120 minutes. Il est prévu de prendre pour ce poteau un profilé en HEA 360 enrobé totalement de béton. La nuance d’acier est de S355 et la qualité de béton est de C30/37. L’acier des armatures est de nuance S500.

Pour ce poteau, en phase de dimensionnement, il faut déterminer les dimensions de la section ainsi que les armatures à utiliser pour remplir la condition de résistance au feu exigée.

Pour dimensionner ce poteau, il est possible de suivre les étapes ci-dessous.

Calcul du niveau de chargement ηfi,t

  • Effet des actions à température normale Ed = NEd

NEd = 1 400 × 1,35 + 1 600 × 1,5 = 4 290 kN

  • Effet des actions en situation d’incendie Efi,d = Nfi,Ed

Nfi,Ed = 1 400 × 1,00 + 1 600 × 0,70 = 2 520 kN

  • Niveau de chargement ηfi,t

Prédimensionnement de la section

En respectant les valeurs imposées par le Tableau 1 du texte précédent, un enrobage minimal de 75 mm est adopté pour le profilé en HEA 360 et une section carrée de 500 mm est utilisée. La distance de l’axe des armatures longitudinales au nu du béton est de 50 mm. Dans un premier temps, 4 armatures longitudinales de 20 mm de diamètre sont envisagées. Il est prévu d’utiliser des étriers de 10 mm de diamètre avec un espacement de 150 mm. Dans ce cas, l’enrobage des étriers est de 30 mm. La configuration d’une telle section transversale du poteau est indiquée sur la Figure 1.

Figure 1 : Section transversale du poteau mixte étudié

Vérification de la capacité portante Rd ≥ Ed

Pour le calcul de Rd (NRd dans ce cas), il faut utiliser une longueur de flambement différente de celle en situation d’incendie afin de remplir les conditions d’application de la méthode. Dans ce cas, la longueur de flambement est prise égale à deux fois de la hauteur du poteau (articulé en pied), soit  = 0,7 × 6 × 2 = 8,4 m.

En suivant la méthode de calcul donnée dans la norme NF EN 1994-1-1, on obtient les éléments suivants :

  • Résistance de la section transversale à la charge axiale :

Npl,Rd = 9 600 kN

  • Les effets des charges à long terme ne sont pas pris en compte ;
  • La résistance au flambement du poteau suivant l’axe faible est dominante ;
  • Rigidité de la section transversale suivant l’axe faible :

(EI)eff,z = 127,7 × 103 kN m2

  • Résistance caractéristique de la section transversale :

Npl,Rk = 11,68 × 103 kN

  • Charge de flambement élastique du poteau :

Ncr,z = 17,86 × 103 kN  élancement réduit =0,808

  • Coefficient de réduction de la résistance au flambement du poteau :

χz = 0,657

  • Résistance au flambement du poteau :

NRd = χz × Npl,Rd = 0,657 × 9 600 = 6 306 kN.

Enfin, on vérifie que NRd = 6 306 kN ≥ NEd = 4 290 kN. La section choisie satisfait donc au degré de résistance demandé.

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Gisèle Bihina, chef de projet recherche – CTICM