Poteaux à treillis ou à traverses de liaison : principes de conception

Cet article présente différentes conceptions de poteaux à treillis ou à barrettes de liaison parmi les plus courantes en pratique, que l’on trouve souvent dans des constructions anciennes. Celui-ci sera suivi de prochains articles portant sur la vérification des poteaux composés comprimés selon le paragraphe 6.4.de la NF EN 1993-1-1 [1]. Il est à noter que les éléments composés constitués d’éléments formés à froid ne sont pas couverts par le présent article.

Principes généraux

Par rapport aux profilés à parois pleines, les éléments composés comprimés permettent une économie de matière, donc de poids, en reliant les membrures par :

• des diagonales de treillis régulièrement disposées, éventuellement complétées de montants (voir Figure 1a), ou
• des profilés de dimensions constantes, régulièrement espacés et disposés perpendiculairement aux membrures, appelés traverses de liaison ou barrettes de liaison (voir Figure 1b)).

NOTE    Ces éléments sont généralement soumis à un effort axial de compression significatif et à de la flexion.

Membrures

Les membrures des éléments composés à treillis ou à barrettes de liaison sont généralement constituées de profilés laminés à chaud à section en I/H ou en U. Il est également possible de mettre en œuvre des membrures en treillis ou à barrettes de liaison dans le cas d’éléments composés à quatre plans, parallèles deux à deux (voir Figure 2). Des cornières sont alors généralement employées comme extrémités des membrures.

Poteaux composés à treillis

Les barres de treillis sont généralement constituées de cornières. Celles-ci sont préférablement disposées en correspondance (voir Figure 3a)) afin d’éviter tout effet de torsion additionnel qui résulterait d’une disposition en opposition (voir Figure 3b)).

De plus, des panneaux de jonction doivent être disposées à chaque extrémité de l’élément composé. Ces panneaux d’extrémité doivent présenter une certaine rigidité, par exemple en ayant une hauteur au moins égale à la moitié de la distance entre nus extérieurs des membrures (voir Figure 4). Ils doivent également être conçus en fonction des conditions de liaison avec le massif de fondation ou d’autres éléments de la structure.

Les barres de treillis peuvent être soudées ou assemblées par boulons sur les membrures. Dans le cas d’assemblages boulonnés, il convient de limiter le jeu dans les assemblages ou bien d’en tenir compte dans le calcul.

Poteaux composés à barrettes de liaison

Les barrettes de liaison sont généralement constituées de plats et doivent être disposées en face l’une de l’autre. Des profilés à section en U de faibles dimensions ou des cornières peuvent également être utilisés comme barrettes de liaison. De même que pour les poteaux à treillis, des panneaux doivent être disposés à chaque extrémité des poteaux à barrettes de liaison.

Les barrettes de liaison sont généralement soudées sur les membrures mais des assemblages boulonnés peuvent également être utilisés, auquel cas, le jeu doit être limité ou bien pris en compte dans le calcul.

Fonctionnement mécanique

Les membrures des éléments composés comprimés reprennent la compression et la flexion globale. L’effort tranchant généré par la flexion d’ensemble est repris par les barres de treillis, qui sont alors soumises uniquement à des efforts axiaux de traction ou de compression.

Dans les poteaux à traverses de liaison, l’effort tranchant, maximal au niveau des modules d’extrémité, génère un effet Vierendeel (voir Figure 5). Ainsi, les membrures et les traverses sont soumise localement à un effort tranchant et à un moment de flexion.

Références

[1]     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.

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Maxime Lebastard, chef de projets de recherche, CTICM