info-steel-64

T +31 (0)71-5418923 E info@dutchengineering.nl W dutchengineering.nl Staalplaat- betonvloeren Onderdeel van uitdagingen Ontw erpprogramma op onze we bsite www.dutchengineering.n l DEN_advertentie_105x141.indd 1 08-12-14 16:17 d h sc 1 . i n t r o d u c t i o n à l a c o n s t r u c t i o n m i x t e 5 Il existe plusieurs types de connecteurs dont certains sont illustrés à la Figure 1-6. Les goujons à tête (Figure 1-7) sont les connecteurs les plus utilisés en Europe occiden- tale ; ils sont généralement souples. Différentes longueurs et diamètres de goujons sont disponibles sur le marché. Le gou- jon de diamètre 19 mm est le plus courant. Les goujons sont soudés au pistolet sur la face externe de la semelle, et/ou éventuellement sur l'âme, du profilé en acier lorsque celui-ci est partiellement enrobé (béton présent entre les semelles) ; ils peuvent l’être au travers de la tôle profilée d’une dalle mixte pour autant que l’épaisseur de tôle n’excède pas 1,25 mm, que l’épaisseur totale du revêtement de zinc ne dépasse pas 0,03 mm (30 µ m) et que la face du profilé métallique accueillant ces goujons soit exempte de peinture. CORNIÒRE BARREAU ARCEAU CONNECTEUR¬(ILTI GOUJON¬Ì¬TÐTE¬ POUR¬DALLE¬PLEINE¬OU¬DALLE¬MIXTE Figure 1-6 : Types de connecteurs Figure 1-7 : Goujon à tête BE_staalbeton1.indd 5 14/05/2011 18:14:20 te s u n s e u e s i ’ m s ô r e c é 1 . i n t r o d u c t i o n à l a c o n s t r u c t i o n m i x t e 3 1.1 Poutres mixtes 1.1.1 Composition Une poutre mixte comporte trois composants : une partie en béton, se présentant habituellement sous la forme d’une semelle en béton à la partie supérieure de la section ; un profilé en acier ; une connexion, assurée le plus souvent par des goujons connecteurs. La connexion vise à ce que la partie en béton et le profilé en acier travaillent concomi- tamment de manière à approcher le comportement d’une section monolithe. Ce prin- cipe a de tous temps été mis en œuvre dans les constructions en bois ; un bel exemple est la réalisation d’une poutre en superposant deux éléments en bois de hauteur h et de largeur b et en les reliant par des cales à leur interface. • • • La Figure 1-2 illustre l’effet de la présence d’une connexion sur les caractéristiques statiques d’une section transversale. Par la collaboration structurale entre les éléments constitutifs, le module de flexion, déterminant pour la résistance, est deux fois plus grand qu’en l’absence de collaboration. Le moment d’inertie, caractérisant la rigidité et déterminant pour la flèche, est quant à lui quadruplé. La semelle en béton d’une poutre mixte, appelée communément "dalle", fait généra- lement partie intégrante d’un plancher en béton ; elle intervient dans le comportement de la poutre par une largeur limitée dite "largeur participante" ou encore "largeur collaborante". En pratique, ce plancher peut être de l’un des types suivants : un plancher mixte obtenu en coulant le béton sur une tôle profilée qui assure successivement le rôle de coffrage et celui d’armature inférieure (Figure 1-3a) ; un plancher en béton coulé en place sur pré-dalles (Figure 1-3b) ; un plancher constitué d’éléments préfabriqués (hourdis) en béton (Figure 1-3c) ; un plancher en béton coulé en place sur coffrage traditionnel (Figure 1-3d). • • • • ABSENCE¬DE¬COLLABORATION ¬GLISSEMENT¬RELATIF INTERACTION¬COMPLÒTE ¬COMPORTEMENT¬MONOLITHE W = 2 bh 2 = bh 2 1 6 1 3 I = 2 bh 3 = bh 3 1 12 1 6 W = b(2h) 2 = bh 2 1 6 2 3 I = b(2h) 3 = bh 3 1 12 4 6 Figure 1-3 : Divers types de planchers dans les poutres mixtes A ¬$ALLE¬MIXTE BÏTON¬COULÏ¬EN¬PLACE PRÏDALLE B ¬"ÏTON¬COULÏ¬SUR¬PRÏDALLES D ¬"ÏTON¬COULÏ¬EN¬PLACE C ¬%LÏMENTS¬DE¬PLANCHER¬PRÏFABRIQUÏS ÏLÏMENT¬PRÏFABRIQUÏ BÏTON¬COULÏ¬EN¬PLACE BÏTON¬COULÏ¬EN¬PLACE TÙLE¬PROFILÏE Figure 1-2 : Effet d’une interaction complète entre deux poutres identiques à section rectangulaire sur le module de flexion W et sur le moment d’inertie I BE_staalbeton1.indd 3 14/05/2011 18:14:19 i infosteel_logo copy.pdf 27/07/2009 12:57:01 infosteel Avenue Ariane 5 B-1200 Bruxelles t. +32-2-509 15 01 f. +32-2-511 12 81 e. info@infosteel.be www.infosteel.be Construction mixte Construction mixte acier-béton dans les bâtiments : Conception et dimensionnement à température ordinaire et en situation d'incendie selon l'Eurocode 4 René Maquoi, Rik Debruyckere, Jean-François Demonceau et Lincy Pyl Construction mixte Dans ce livre, les règles de calcul de l’Eurocode 4, applicables aux constructions mixtes acier-béton, sont présentées et commentées. Au chapitre 1, on décrit les particularités de la construction mixte et on dégage les principes géné- raux régissant la conception et l’exécution des divers types d’éléments constitutifs des bâtiments: poutres mixtes, planchers mixtes, poteaux mixtes et assemblages mixtes. Les détails du dimensionnement de ces éléments, tant à température ordinaire qu’en situation d’incendie, sont respectivement exposés aux chapitres 2 à 5. Les méthodes de calcul et les règles d’application sont conformes aux normes belges NBN EN 1994-1-1 et NBN EN 1994-1-2. Elles sont mises en œuvre dans un grand nombre d’exemples très largement documentés. Le calcul complet de l’ossature mixte d’un complexe de cinéma érigé à Rotterdam fait l’objet du chapitre 6. Par sa forme et son contenu, ce livre constitue un outil fort utile pour les praticiens des bureaux d’études et les bureaux de contrôle ainsi qu’un guide pour tous les intervenants dans la chaîne de la construction. J.W.B Stark et R.J. Stark, qui sont à la fois des enseignants (TU Delft et TU Eindhoven) et des ingé- nieurs concepteurs, en ont préparé la version originale en néerlandais pour compte de Bouwen met Staal, qui en assure la diffusion aux Pays-Bas. Sur base d’une convention en bonne et due forme, Bouwen met Staal a cédé ses droits à Infosteel qui souhaitait préparer une édition appro- priée au public belge, tant néerlandophone que francophone. La préparation de celle-ci a ainsi été confiée à J.F. Demonceau et R. Maquoi (Université de Liège), pour l’adaptation francophone, et à R. Debruyckere (SECO) et L. Pyl (Lessius Mechelen, Campus De Nayer), pour l’adaptation néerlando- phone. Elle a toutefois été conduite en étroite symbiose afin de garantir la plus grande cohérence entre les deux textes. ISBN: 978-90-807555-74 Construction mixte Guides de construction métallique BE_staalbeton_cover.indd 1 14/05/2011 18:11:11 L 0 L t n (1 ) Z K (2-1) 2 u Rd V d 0,8 f P 4 Q H (2-2) 2 ck cm Rd V f E P 0,29 d B H (2-3) sc sc sc 1 als si h 4d h 0,2 1 als si 3d h 4d d B B ! § · d d ¨ ¸ © ¹ (2-4) 0 sc t t,max p p r 0,7 b h k 1 k h h n § · d ¨ ¸ ¨ ¸ © ¹ (2-5) 0 sc l sc p p p b h k 0,6 1 1,0 met avec h h 75mm h h § · d d ¨ ¸ ¨ ¸ © ¹ (2-6) y a f 235 f en et d h 2 t 2 r F (2-7) S t s s c A A (2-8) y ctm s c sk f f k 235 f S E (2-9) eff 0 e ,i e ,i e i eff 0 e ,i e ,i e i e e ,i b b b met avec b L / 8 b b b b met avec b L / 8 b met avec (0,55 0,025 L / b ) 1 C C 6 d 6 d d (2-10 a) (2-8) (2-9) L 0 L t n ( ) 2 u Rd d 0, f P Q 2 ck cm Rd f , d B H -3) sc sc sc 1 l i h ,2 1 als i d d B § d © ¹ 0 sc t t, ax p p r 0, h h h n § · d ¨ ¸¸ 0 sc l sc p p p 0,6 1 , met v c h § d ¸ ¨ © ¹ (2-6) y a f f en t t r ( S s y ct s c sk f f 235 f E ) eff 0 e ,i e ,i e i eff 0 e ,i e ,i e i e e ,i b b b met a L / b b b m t v L / et av c (0,55 0,0 / ) C 6 d 6 8 2 . s t a a l - b e t o n l i g g e r s met: en:  : gelijk aan 1,0 als de doorsnede van klasse 2 is en aan 1,1 als de doorsnede van klasse 1 is (klasse waarvoor een plastische rotatiecapaciteit is vereist); k c : coëfficiënt die rekening houdt met de verdeling van spanningen in de door- snede juist voor het scheuren (NBN EN 1994-1-1, 7.4.2) De flenzen en het lijf van een gedeeltelijk omstort profiel vertonen een kleiner risico voor plooi dan in het geval zonder omstorting. De criteria voor de classificatie van flenzen van gedeeltelijk omstorte doorsneden zijn gegeven in tabel 2-4. Tabel 2-4 : Classificatiecriteria van flenzen van gedeeltelijk omstorte doorsneden b c t b gewalst profiel gelast profiel c t c b c b 0,8 ≤ ≤ 1,0 b c b t c + doorsnedeklasse type grenswaarde c/t 1 gewalst óf gelast profiel £ 9  2 £ 14  3 £ 20  Als voldaan is aan de regels met betrekking tot constructieve schikkingen bepaald in 5.5.3(2) van NBN EN 1994-1-1, mag een lijf van klasse 3 omstort door beton, opge- waardeerd worden tot een lijf van klasse 2. 2.1.5 Meewerkende breedte Bij de berekening van staal-betonliggers gaat men uit van de hypothese van behoud van vlakke doorsneden naar het voorbeeld van hetgeen wordt gedaan bij andere typen van liggers. De bovenflens die bestaat uit de betonplaat is normalerwijze groot in vergelijking met de overspanning van de ligger; hij is dus onderhevig aan "shear lag". In een dwars- doorsnede zullen de rekken en dus de spanningen in de betonplaat verkleinen naarmate men zich verwijdert van de as van de ligger (figuur 2-8). Om toch verder beroep te kun- nen doen op de klassieke liggertheorie, en in het bijzonder op de formule van Navier, is het gebruikelijk om de flensbreedte b te reduceren tot een "meewerkende breedte" b eff (soms ook "effectieve breedte" genoemd); dezelfde kunstgreep is trouwens van toepas- sing voor T-balken in gewapend beton (zie figuur 5.3 van NBN EN 1992-1-1). Voor de elastische algemene berekening van liggers in gebouwen is het toegestaan, als vereenvoudiging, om een constante meewerkende breedte toe te passen over de gehele lengte van elke overspanning. Deze waarde wordt gelijk genomen aan de Figuur 2-8 : Principe van meewerkende breedte b v b eff s max b 0 b e2 b e1 b 0 b e2 b e1 b 2 b 1 betonnen T-balk staal-betonligger BE_staalbeton2.indd 8 14/05/2011 18:18:16 b 1 . i n l e i d i n g t o t s t a a l - b e t o n c o n s t r u c t i e s 1.2 Staalplaat-betonvloeren 1.2.1 Opbouw Een staalplaat-betonvloer besta at uit een geprofileerde dunne staalplaat die ontwor- pen is om op een efficiënte ma nier constructief samen te werk en met het beton van de vloerplaat dat erin komt. St aalplaat-betonvloeren zijn zeer geschikt voor toepas- sing in de staalbouw waarbij zi j, middels een verbinding, kunn en samenwerken met de stalen vloerliggers (figuur 1-1 2). Staalplaat-betonvloeren kunnen samenwerken met liggers van a ndere materialen zo- als bijvoorbeeld gewapend beto n of hout. De geprofileerde staalplaat verv ult verschillende functies: ze biedt een werkvloer tijdens d e uitvoering; ze dient als bekisting bij het bet onneren van de vloerplaat; ze vervult de rol van onderwape ning voor het beton van de vloe rplaat. Er bestaat een grote verscheiden heid aan geprofileerde staalplate n in de handel (figuur 1-13). Deze platen onderscheide n zich door hun vorm, hun hoogt e, de afstand tussen de golven, de verstijving van hun wa nden, de wijze van overlapping w anneer naast mekaar liggend en de manier waarop de samenwerking met het beton w ordt verzekerd. • • • Figuur 1-12 : Voorbeeld van een staa lplaat-betonvloer Figuur 1-13 : Enkele typen van gepro fileerde platen voor staalplaat-betonv loeren OP¬DE¬BOUWPLAATS GESTORT¬BETON WAPENING GEPROFILEERDE STAALPLAAT STALEN¬LIGGER DEUVEL BE_staalbeton1.indd 9 26/05/2011 8:51:34 infosteel_logo copy.pdf 27/07/2009 12:57:01 Staal-betonconstructies Toepassing en berekening van staal-betonconstructies voor gebouwen volgens Eurocode 4 bij normale temperatuur en brand René Maquoi, Rik Debruyckere, Jean-François Demonceau en Lincy Pyl infosteel Arianelaan 5 B-1200 Brussel t. +32-2-509 15 01 f. +32-2-511 12 81 e. info@infosteel.be www.infosteel.be Staal-betonconstructies Dit boek handelt over en becommentarieert de rekenregels van Eurocode 4, van toepassing op staal- betonconstructies. Hoofdstuk 1 beschrijft de bijzonderheden van staal-betonconstructies en behandelt de algemene prin- cipes met betrekking tot het berekenen en het uitvoeren van verschillende types van samenstellende elementen in gebouwen: staal-betonliggers, staalplaat-betonvloeren, staal-betonkolommen en staal- betonverbindingen. De hoofdstukken 2 tot 5 behandelen in detail de berekening van deze elementen bij normale tem- peratuur en bij brand. De rekenmethoden en toepassingsregels zijn conform NBN EN 1994-1-1 en NBN EN 1994-1-2. Ze worden uiteengezet in een groot aantal uitvoerig gedocumenteerde reken- voorbeelden. Hoofdstuk 6 geeft een volledige berekening van de staal-betonconstructie van een bioscoopcomplex opgericht te Rotterdam. Door zijn vorm en zijn inhoud vormt dit boek een zeer nuttig hulpmiddel voor studiebureaus en contro- lebureaus evenals een gids voor alle betrokkenen in de bouwwereld. J.W.B. Stark en R.J. Stark die tegelijkertijd lesgevers (TU Delft en TU Eindhoven) zijn en ontwerpinge- nieurs, hebben de originele Nederlandse versie voorbereid voor Bouwen met Staal die instaat voor de verspreiding in Nederland. Op basis van een volgens de regels opgesteld contract heeft Bouwen met Staal de uitgeefrechten overgedragen aan Infosteel die een uitgave afgestemd op het Belgische pu- bliek wilde voorbereiden, zowel in het Nederlands als in het Frans. De voorbereiding van deze werd aldus toevertrouwd aan R. Debruyckere (SECO) en L. Pyl (Lessius Mechelen, Campus De Nayer) voor de Nederlandstalige aanpassing, en aan J.F. Demonceau en R. Maquoi (Universiteit van Luik), voor de Franstalige aanpassing. Zij is evenwel tot stand gekomen in nauwe symbiose teneinde de grootste sa- menhang tussen de twee teksten te garanderen. ISBN: 978-90-807555-05 Staal-betonconstructies René Maquoi, Rik Debruyckere, Jean-François Demonceau en Lincy Pyl Handboeken staalconstructies BE_staalbeton_cover.indd 1 14/05/2011 18:10:06 Staal-betonconstructies Toepassing en berekening volgens Eurocode 4 bij normale temperatuur en bij brand Publicatie in de reeks Handboeken staalconstructies Bestel nu ! - www.infosteel.be/publicaties Construction mixte Conception et dimensionnement selon l’Eurocode 4 (température ordinaire/situation incendie) Publication dans la série Guides de construction métallique Commandez-la maintenant ! - www.infosteel.be/publications staalbeton-mixte.indd 3 31/01/2018 13:46