BA - Eff Tranch & Torsion PDF
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EFFORT TRANCHANT
1.1. Expérimentation:
Les efforts de la partie droite (supprimée) sur la partie gauche (conservée) seront des efforts normaux
(compression ou traction):
L’effort tranchant n’est repris que par la diagonale tendue du treillis soit l’armature transversale.
La justification de l’âme d’une poutre sera conduite à partir de la contrainte tangentielle u prise
Vu
conventionnellement égale à: u Avec,
b0 .d
- Vu : effort tranchant à l'état limite ultime de résistance
- b0 : largeur de l'âme
- d : hauteur utile
Dans le cas où les armatures sont droites (=90°) qui est le cas le plus fréquent la contrainte tangentielle
u doit être inférieure aux valeurs suivantes:
0,2 f cj
u Min( ;5MPa) cas de la fissuration peu préjudiciable
b
0,15 f cj
u Min( ;4MPa) cas de la fissuration préjudiciable ou très préjudiciable
b
Dans le cas où les armatures sont inclinés (=45°), la contrainte tangentielle u doit être inférieure aux
valeurs suivantes:
0,27 f cj
u Min( ;7MPa) quelle que soit la fissuration
b
Dans le cas où les armatures sont inclinés (45° < <90°), les limites sont obtenues par interpolation
linéaire, en fonction de , entre les valeurs précédentes, tant en ce qui concerne la proportion de f cj/b que la
valeur limite forfaitaire (4,5 ou 7 MPa).
Dans le cas des éléments de structure dont toutes les sections droites sont entièrement comprimées, les
limites réglementaires deviennent :
Vu 0,06 f cj
u Min( ; 1,5MPa)
b0 .d b
Sachant que: Vu u .b 0 .d
fe
si on prend t ; z 0,9d ; Vo0,3.k .bo.d . ftj
s
on en déduit la relation: At ( 0,3.k . ft 28 )
s u
b0 .st 0,9. f e .(sin cos )
On borne ftj ( ft28 en général ) à 3,3 MPa soit ft28 <3,3 MPa
Avec les valeurs suivantes pour k:
- k = 1 en flexion simple
cm
- k 1 3 , en flexion composée avec compression, cm représentant la contrainte moyenne de
f cj
compression de la section totale de béton sous l’effort normal de calcul ;
- k 1 10 tm , en flexion composée avec traction, tm représentant la contrainte moyenne de
f cj
traction de la section totale de béton sous l’effort normal de calcul ; k devient négatif dès que tm est
supérieure à 0,1.fcj ;
tm et cm se calculent conventionnellement sur la section de béton totale supposée non fissurée et
non armée.
- k = 1 dans le cas des surfaces de reprises, si elles sont munies d’indentations atteignant au moins
5mm (dans ce cas, cette précision doit être portée sur les dessins).
Dans le cas des actions accidentelles (s=1), la valeur des sections transversales d’armatures obtenue
à partir des règles précédentes doit être divisée par 1,15.
Remarque: La contrainte fe correspond à la limite élastique garantie des armatures transversales qui peut
être différente de celle des armatures longitudinales.
Une partie des actions sollicitant une poutre se diffuse directement sur l’appui. Cette transmission
permet de diminuer l’effort tranchant au nu de l’appui.
L’article A.5.1,2 nous permet de négliger les charges situées à une distance de l’appui inférieure à h/2.
Il faut déterminer la répartition des armatures transversales le long de la poutre. En fait il s’agit de
déterminer les espacements maximum st max et les espacements minimum st min et répartir les cadres
judicieusement entre ces 2 valeurs.
Pour cela, il faut avoir fixé préalablement le diamètre, la nuance et la section At des armatures
transversales. Le choix des armatures longitudinales nous impose un diamètre maximum et un nombre de
cadres et étriers pour fixer ces armatures. En général, on préférera les étriers aux épingles dans les
poutres.
Dans la mesure où le choix de At nous amène à un espacement st min trop faible, il faut revoir nos
hypothèses.
a) Espacement maximum:
On utilise les conditions:
u
At . f e A .f
st Min ( 0,9d ; 40cm) et 1 => st t e avec 1 Max 2
b0 .st 1.b0 0,4MPa
At ( 0,3k . ft 28 )
On utilise la condition s u
b0 st 0,9 fe (sin cos )
Connaissant les variations de l’effort tranchant le long de la poutre, on peut ensuite commencer à placer
les armatures à l’espacement minimum st1 = stmin puis déterminer à la nouvelle abscisse s to + st1 le nouvel
effort tranchant et le nouvel espacement st2 et ainsi de suite jusqu’à l’espacement maximum stmax.
Cette méthode est laborieuse et on peut la simplifier en plaçant plusieurs cours d’armatures au même
espacement et en utilisant des méthodes graphiques.
Une méthode plus rapide valable uniquement pour les charges réparties est la méthode simplifiée de
CAQUOT.
D'autre part il faut vérifier que l'effort tranchant est bien repris par l'armature longitudinale As: on a vu
précédemment que Nst = Vu donc on aura:
A .f
Vu N st s e
s
Remarque: As est la section d’armatures longitudinale prolongée jusqu’à l’appui concerné et f e la limite
élastique garantie correspondante à ces armatures longitudinale et non aux armatures transversales.
D'autre part il faut vérifier que la section de béton de l'appui lui-même supporte la contrainte de
1,3fcj Ru 1,3 fcj
compression limitée réglementairement à :
b a.b0 b
Ru étant la valeur à l'E.L.U. de la réaction d'appui.
TORSION
1' 1 et 2' 2
La projection des forces élastiques suivant Ox donne, en l'absence
de tout effort normal :
B D
A
2 .dx.dy 1.dx.dy 0
C
soit, en admettant que les contraintes de cisaillement sont constantes dans l'épaisseur e du tube mince:
2 .e2 1.e1 0
et comme les points A, B et C, D ont été choisis arbitrairement: .e Cte
1.2.2. Valeur de la contrainte tangente
étant la ligne moyenne de l'épaisseur constante du tube mince, l'équilibre
de la section droite s'écrit (moments en O) :
()
d .dy 2.
où est le double de l'aire délimitée par la courbe , T .e.2.
Tu
D'où la contrainte tangente due au couple de torsion Tu à l'E.L.U. : u
2.e.
épaisseur ..réelle
bo= épaisseur de la paroi au point considéré: b0 Min
a
6
a = diamètre maximal du plus grand cercle inscriptible dans le contour extérieur de la section,
= aire du contour tracé à mi-épaisseur des parois.
a = diamètre maximal du plus grand cercle inscriptible dans le contour extérieur de la section.
uT
2
uV
2
lim
2
: Sections pleines
Avec pour des armatures d'âme droites (les seules à utiliser en torsion) :
FISSURATION lim
f cj
Peu préjudiciable 0, 2
Min b
5MPa
f cj
0,15
Préjudiciable ou très préjudiciable Min b
4 MPa
Nota: bo n'a pas la même signification dans le calcul de uV et dans celui de uT .
At f et
. .(sin 90 cos 90) u
b0 .st s At f et T
. u
T st s 2.
u u
2.b0 .
A,= Somme des brins d'armatures transversales contenus dans l'épaisseur bo.
A . f
l e
.(sin 90 cos 90) u
b0 .u s
A . fl e
Tu
Tu u s 2.
u
2.b0 .
avec :
Al= section totale d'aciers longitudinaux à répartir sur le pourtour de la section droite,
u = périmètre de l'aire .
La section Al d'aciers longitudinaux est à prévoir en supplément de la section A d'aciers longitudinaux de
flexion. Il faut au moins une barre dans chaque angle.