POUTRES CELLULAIRES ACIER ET MIXTES : PARTIE 2 PROPOSITION DE NOUVEAUX MODÈLES ANALYTIQUES DE CALCUL DE LA FLÈCHE

摘要

Steel and composite steel-concrete cellular beams represent, especially in office buildings with 16 to 18 m free span areas, a quite interesting solution to satisfy the various technical and economical requirements. In particular they lead to a substantial reduction of the floor thickness by allowing pipes and ducts to pass through the openings. The design of such beams requires a particular attention and investigations have been carried out by CTICM on behalf to ProfilARBED Recherches (Arcelor) so as to improve the existing design methods. These studies are presented in two parts; the first one has been published in the previous issue (N° 1/2006) and the second one is described in the present paper. From the results of 11 experimental tests on steel and composite beams and also from numerical simulations performed with the finite-element model developed and calibrated during the research, the much too rough analytical model available for the evaluation of the transverse displacements of steel beams has been improved, in particular through a better consideration of the stiffness of the beam struts under horizontal shear forces. The two methods presented in the paper apply to a wide variation range of geometrical (diameter and spacing) and mechanical (high strength steel) parameters. The comparison of the new models with the already existing ones taken as references allows finally to point out the beneficial impact of the improvements brought.%Les poutres cellulaires acier et mixtes acier-béton se présentent, notamment pour les bâtiments de bureaux à plateaux libres de 16 à 18 mètres de portée, comme une solution très intéressante pour répondre aux différentes contraintes techniques et économiques. En particulier, en permettant le passage dans leurs ouvertures des multiples réseaux nécessaires à l'équipement du bâtiment, elles conduisent à réduire notablement l'épaisseur des planchers. Le calcul de telles poutres mérite une attention toute particulière et une étude a été réalisée par le CTICM pour le compte de ProfilARBED Recherches (Arcelor) pour améliorer les méthodes existantes. Cette étude est présentée en deux parties, la première ayant été publiée dans le numéro précédent de la revue (N°1/2006) et la seconde constituant le présent article. A partir des résultats issus d'une part des 11 poutres acier et mixtes aeier-béton testées expérimentalement et d'autre part des simulations numériques réalisées à partir du modèle Eléments Finis développé et calibré au cours de l'étude, le modèle analytique existant pour le calcul de la flèche des poutres acier a été amélioré, en particulier par une meilleure prise en compte de la rigidité des montants à l'effort tranchant horizontal. Ce modèle analytique est basé sur une méthode énergétique, dont le principe a été repris afin de développer une nouvelle méthode pour le calcul des flèches des poutres mixtes, le modèle existant s'avérant par trop rudimentaire. Ces deux méthodes, exposées dans le présent article, s'appliquent sur un domaine très large de variation des paramètres géométriques (diamètre et espacement) et mécaniques (acier de haute limite d'élasticité). L'évaluation des nouveaux modèles par rapport aux modèles existants pris comme références permet enfin d'article de mettre en évidence l'impact des améliorations apportées.