Modèle bielles-tirants pour le support d'une poutre transversale acier noyée dans une poutre principale béton

Frédéric Marie (1) , Hugues Somja (1)

1 LGCGM - Laboratoire de Génie Civil et Génie Mécanique

Buildings in steel structures and in reinforced concrete come from two separated industrial sectors. Steel-concrete composite buildings remain designed as steel structures, with a limited benefit by the presence of concrete slabs. For some years however, a more integrated design between both materials is investigated. It tries to combine them in order to take advantage from their respective qualities: the high resistance of the steel on one hand and the weak cost and great resistance to the fire from the concrete on the other hand, for example. One of the advantages of the concrete is also the easiness in the fabrication of joints, thanks to the monolithic nature of the concrete cast in place, whereas the metallic assemblages by bolting or welding ask for more technical work, and represent a non-negligible part of the cost of a structure. It is therefore rather natural, in a hybrid conception, to try to use this advantage of the concrete. In this context, this article focuses on the design of the support of a steel secondary beam crossing a transverse beam in concrete, by simple direct contact. On the base of an experimental campaign made of five tests, a specific strut-and-tie model is developed. It highlights the effect of the level of the support in the height of the concrete beam on the shape of the mesh model.

Traditionnellement, les bâtiments en charpentes métalliques et en béton armé sont issus de deux filières séparées. La construction mixte acier-béton reste avant tout conçue comme une charpente métallique, tirant un avantage limité de la présence des planchers en béton. Cependant, depuis quelques années, de nouvelles conceptions plus intégrées entre les deux matériaux voient le jour, essayant de les marier pour tirer avantage de leurs qualités respectives : la grande résistance de l'acier d'une part et le faible coût et la résistance à l'incendie du béton d'autre part, par exemple. Dans de telles conceptions, le béton peut aussi faire prévaloir une certaine facilité dans la réalisation des assemblages, grâce au monolithisme du béton coulé en place, là où les assemblages métalliques par boulonnage ou soudure demandent plus de technicité, et représentent une part non négligeable du coût de la structure. Il est donc assez naturel, dans une conception hybride, d'essayer de tirer bénéfice de cet avantage du béton. Cet article s'intéresse en particulier au dimensionnement de l'appui d'une poutre secondaire en acier traversant une poutre transversale en béton, par simple contact direct. Sur base d'une campagne expérimentale composée de cinq essais, un modèle bielles-tirants spécifique est développé. Il met en évidence l'effet du niveau de l'appui dans la hauteur de la poutre béton sur la typologie du modèle treillis.

Mots clés: modèle bielles-tirants; angle de diffusion; appui indirect; hybride; béton; acier.

Domaines: Structures

Frédéric Marie, Hugues Somja. Modèle bielles-tirants pour le support d'une poutre transversale acier noyée dans une poutre principale béton. 35èmes Rencontres Universitaires de Génie Civil, May 2017, Nantes, France. ⟨hal-01527422⟩