Conception de fermes à l'aide d'une section en C avec des membrures non pliées

Général

Il existe deux types de fermes utilisées dans le secteur de la construction à ossature d'acier formée à froid. L'une d'entre elles est la ferme définie dans la norme AISI S240. Ces éléments de ferme sont connectés à partir des âmes de la section. Le deuxième est la connexion à partir de leurs ailes. Le premier type de ferme est défini et guidé par l'AISI. Cependant, l'autre type de ferme (dans la figure 1) n'est directement défini dans aucune norme. Malgré moins de directives, les fermes à ailes sont largement utilisées dans le secteur.

Figure 1. Ferme à bride

Modèles structurels

En raison des techniques de fabrication et des espaces étroits dans les joints, des excentricités se produisent et créent des moments de flexion supplémentaires et des effets de second ordre. La norme AISI S240 ne spécifie pas l'utilisation d'un modèle d'analyse structurelle à nœuds multiples ou uniques pour tenir compte des effets de l'excentricité dans les joints. La rigidité de la ferme diffère selon qu'une analyse à nœuds multiples ou uniques est effectuée. Deux modèles analytiques différents sont illustrés dans la figure 2.

Figure 2. Ferme à nœud unique et ferme à deux nœuds

D'après une étude récente sur les fermes à semelles par E.Baran et C.Dizdar, cette excentricité diminue la rigidité de la ferme. Cependant, si quatre vis ou plus sont utilisées dans les joints, aucune différence significative n'est observée en termes de rigidité à des charges de faible niveau. Par exemple, le modèle structurel peut être construit avec un seul nœud, mais il peut être utilisé pour des poutrelles de plancher jusqu'à 5 ou 6 mètres de portée libre dans les bâtiments résidentiels. Pour les fermes de forme compliquée ou de grande portée (6 m ou plus), il convient d'utiliser des modèles à nœuds multiples.

Figure 3. Résultats du test de ferme de type à bride utilisant une forme en C dont l'épaisseur est de 1,2 mm

De plus, il existe une autre déformation dans les joints. Les membrures sont soumises à une découpe des lèvres dans les joints, ce qui supprime la partie de la lèvre de la section et les diagonales peuvent s'insérer à l'intérieur des membrures. Cette opération entraîne naturellement une réduction de la résistance des membrures. Cependant, cette opération est appliquée localement et crée un mécanisme plus compliqué dans les assemblages. Le contrôle de la résistance peut être effectué à l'aide de la formule AISI S100 H1-2-1 avec une membrure à lèvres en utilisant un minimum de 4 vis. En utilisant des vis supplémentaires au niveau des membrures sans lèvres, la déformation hors plan de la semelle de la membrure est limitée.

Figure 4. Effet de la vis supplémentaire sur la résistance ultime de la corde