EN 1993-1-10 – Choix des aciers vis-à-vis de la ténacité à la rupture – Partie 1/4

Le choix des aciers vis-à-vis de la ténacité à la rupture doit être effectué conformément à la section 2 de la norme NF EN 1993-1-10 [1] et son annexe nationale [2]. Cette section présente un tableau (Tableau 2.1) qui donne la valeur admissible maximale de l’épaisseur d’une plaque en fonction de sa nuance d’acier, de sa ténacité, d’une température de référence et de son taux de travail.

L’utilisation du Tableau 2.1 est une méthode basée sur des valeurs tabulées offrant la possibilité de choisir la qualité de l’acier sans procéder à des calculs justificatifs par la mécanique de la rupture. Il s’agit donc d’une méthode enveloppe qui place en sécurité.

Ce texte est le premier d’une série de 4:

• Partie 1/4 – Conditions d’utilisation et d’application de la Section 2
• Partie 2/4 – Paramètres d’entrée du Tableau 2.1
• Partie 3/4 – Exemple d’utilisation du Tableau 2.1
• Partie 4/4 – Essai Charpy pour déterminer la ténacité d’un matériau

Conditions d’utilisation et d’application de la section 2

Les conditions d’utilisation et d’application de la section 2 sont les suivantes :

• Exécution de la construction conforme à la norme NF EN 1090-2 [3] ;
• Limitation au choix de matériaux pour des constructions nouvelles ;
• Nuance d’acier appropriée à partir des normes européennes pour les produits en acier énumérés dans la norme NF EN 1993-1-1 ; soit les normes EN 10025 [4], EN 10210-1 [5] et EN 10219-1 [6] ;
• Valeur de la ténacité T_27J (ou T_30J, ou T_40J) à observer conforme à celle spécifiée dans la norme du produit correspondante et non celle qui pourrait être obtenue par des résultats d’essais ;
• Application aux éléments tendus, aux éléments soudés et aux éléments soumis à la fatigue dont une portion du cycle de contrainte est en traction ;
• Pour les éléments entièrement comprimés, il n’est pas nécessaire de spécifier la ténacité. Cependant, la norme NF EN 1993-1-1 [7] et son annexe nationale [8] recommandent pour les bâtiments de choisir une ténacité minimale. Les valeurs minimales recommandées étant celles fournies par le Tableau 2.1 de la norme [1] pour .

Le tableau 2.1 donne les valeurs admissibles maximales d’épaisseur en fonction de :

• Trois niveaux de contraintes exprimées sous forme de proportions de la limite d’élasticité:

Où   ( ) peut être déterminé au moyen de  en MPa avec t épaisseur de la plaque en mm et t₀ = 1 mm.

Ou bien   ( )= _H dont la valeur est définie dans la norme de produit acier appropriée.

• Sept températures de référence ; +10, 0, -10, -20, -30, -40 et -50°C.
• Différentes qualités d’acier selon la nuance d’acier.

Il est possible d’interpoler linéairement entre les valeurs de la contrainte et celles de la température mais les extrapolations au-delà des valeurs extrêmes ne sont pas valables.

Note importante

Le Tableau 2.1 ne peut être utilisé si l’une ou plusieurs des points suivants est rencontré :

• Une des conditions d’utilisation ou d’application de la Section 2 non respectées
• Température de référence   _d> +10° ou _d< −50°
• Niveau de contraintes _d>0,75. ( )

Dans ce cas le point (3) du paragraphe 2.2 de la norme NF EN 1993-1-10 [1] offre la possibilité de réaliser des calculs afin de s’assurer que, pour un acier spécifié et un taux de travail donné, la température de référence au site potentiel de rupture est supérieure à la température provoquant des ruptures fragiles.

Pour réaliser ce type de calculs, on peut appliquer la méthodologie générale détaillée dans le rapport commun JRC-ECCS (voir document de référence [9]).

À titre d’exemple, on pourra consulter l’article paru dans la Revue construction métallique n° 1-2009 [10] qui traite du calcul à la rupture fragile du détail constructif d’un raboutage de semelles.

Références

[1] – NF EN 1993-1-10 – Eurocode 3 – Calcul des structures en acier – Partie 1-10 : Choix des qualités d’acier – AFNOR – Décembre 2005.

[2] – NF EN 1993-1-10/NA – Annexe nationale à la NF EN 1993-1-10 : 2005 – AFNOR – Avril 2007.

[3] – NF EN 1090-2 – Exécution des structures en acier et des structures en aluminium – Partie 2 : exigences techniques pour les structures en acier – AFNOR – Juin 2018.

[4] – NF EN 10025-1 à 10025-6 – Produits laminés à chaud en aciers de construction – AFNOR – Editions en vigueur.

[5] – NF EN 10210-1 – Profils creux de construction finis à chaud en aciers non alliés et à grains fins – Partie 1 : conditions techniques de livraison – AFNOR – Juillet 2006.

[6] – NF EN 10219-1 – Profils creux de construction soudés, formés à froid en aciers non alliés et à grains fins – Partie 1 : conditions techniques de livraison – AFNOR – Août 2006.

[7] – NF EN 1993-1-1 – Eurocode 3 – Calcul des structures en acier – Partie 1-1 : règles générales et règles pour les bâtiments – AFNOR – Octobre 2005.

[8] – NF EN 1993-1-1/NA – Annexe nationale à la NF EN 1993-1-1 – AFNOR – Août 2013.

[9] – Sedlacek G. et al. – Commentary and Worked examples to EN 1993-1-10 “Material toughness and through thickness properties” and other toughness oriented rules in EN 1993 – Rapport commun JRC – ECCS – JRC47278, EUR 23510 EN – 2008

[10] – Lukić M. – Calcul à la rupture fragile d’un détail constructif – Application au raboutage des semelles – Revue construction métallique 1-2009, p 33-47.

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Pascal Mangin, chef de projets études, CTICM