EN 1993-1-10 – Choix des aciers vis-à-vis de la ténacité à la rupture – Partie 3/4

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.

Cette fiche participe d’un ensemble de 4 fiches :

• 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

Exemples d’utilisation du Tableau 2.1

Exemple 1

Soit un plancher mixte implanté à l’intérieur d’un bâtiment chauffé.

À l’ELU, le dimensionnement des poutres principales conduit à une épaisseur maximale de semelles de 90 mm.

Le CCTP indique que la température de service la plus basse à adopter est de 0°C ; T_md  =  0°C. Le plancher étant implanté à l’intérieur d’un bâtiment, on néglige le terme de correction pour les pertes par rayonnement ; ΔT_r = 0° C .

La nuance d’acier retenue par le constructeur est la nuance S355 conforme aux normes NF EN 10025 ; ΔT_εcf = 0° C .

On en déduit ; T_Ed = T_md + ΔT_r + ΔT_εcf = 0° C .

Sous la combinaison accidentelle E_d avec A[T_Ed = 0°C], la contrainte maximale est σ_Ed = 0,37.f_y(t) MPa.

En première lecture du Tableau 2.1, la qualité minimale de l’acier S355 doit être JR ou J0.

Pour une nuance d’acier 355 J0, le Tableau 2.1 donne pour T_Ed  =  0°C  ;

• Pour σ_Ed = 0,50.f_y(t), une épaisseur admissible maximale = 110 mm
• Pour σ_Ed = 0,25.f_y(t), une épaisseur admissible maximale = 175 mm

En procédant à des interpolations, pour σ_Ed = 0,37.f_y(t), la valeur admissible maximale de l’épaisseur est ;

• Pour une Qualité JR, 95 – (95 – 55) x (0,37 – 0,25) / (0,50 – 0,25) = 75,8 mm
• Pour une Qualité J0, 130 – (130 – 80) x (0,37 – 0,25) / (0,50 – 0,25) = 106 mm

La Qualité minimale requise pour les semelles supérieures d’épaisseur 90 mm et de nuance S355 est la qualité J0.

Exemple 2

Soit une passerelle dont le dimensionnement à l’ELU conduit à la nécessité de mettre en place pour les poutres caissons latérales des semelles d’épaisseur 65 mm de nuance d’acier S460 conforme aux normes NF EN 10025 ; ΔT_εcf = 0° C .

La passerelle est implantée dans le département de la Moselle ; la température extrême minimale de l’air sous abri est donc de -30°C.

Pour le terme de correction pour les pertes par rayonnement, on considère ΔT_r = -5° C.

On en déduit : T_Ed = T_md + ΔT_r + ΔT_εcf = -30 – 5 + 0 = -35° C .

Sous la combinaison accidentelle E_d avec A[T_Ed = -35°C], la contrainte maximale est σ_Ed = 0,63.f_y(t) MPa.

Il apparaît que pour un acier S460, la qualité QL n’est pas satisfaisante.

Pour une température de T_Ed (°C) de -35°C, la valeur admissible maximale serait de ;

60 + (74 – 60) x (-35 – (-40)) / (-30 – (-40)) = 67 mm

Cette valeur de 67 mm est supérieure à 65 mm ; pour la nuance S460, la qualité ML est requise pour les semelles.

Remarque

À titre d’illustration de l’utilisation du Tableau 2.1, nous allons considérer les nuances d’acier S355 et S420.

Nuance d’acier S355

Pour cette nuance, on peut approximativement en déduire un niveau de contraintes de l’ordre de 

.

Cette valeur de 0,79 nous place en dehors des limites d’utilisation de Tableau 2.1.

Nuance d’acier S420

Pour cette nuance, on peut approximativement en déduire un niveau de contraintes de l’ordre de: 

Il apparaît que pour un acier S420, la qualité M n’est pas satisfaisante.

Pour une température de T_Ed (°C) de -35°C, la valeur admissible maximale serait de:

59,8 + (70,6 – 59,8) x (-35 – (-40)) / (-30 – (-40)) = 65,2 mm

Cette valeur de 65,2 mm est supérieure à 65 mm ; pour la nuance S420, la qualité ML serait requise pour les 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.

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Pascal Mangin, chef de projets études, CTICM