En construction métallique, l'assemblage poteau-poutre par platine d'about boulonnée est une solution technique courante pour réaliser un encastrement rigide. Ce type de raccordement doit transmettre efficacement les efforts de flexion, les efforts normaux et les efforts tranchants d'une pièce à l'autre tout en garantissant la stabilité globale de la structure.
Le dimensionnement de cet assemblage repose sur la méthode des components (méthode des t-stubs) issue de la norme NF EN 1993-1-8 (Eurocode 3). Cet article détaille pas à pas la démarche méthodologique, les formules essentielles et les vérifications réglementaires à mener.
1. Typologie et principes de fonctionnement
Un assemblage par platine boulonnée soumise à un moment fléchissant et un effort tranchant se compose généralement de :
- Une platine soudée en bout de la poutre.
- Des boulons (précontraints ou non) disposés de part et d'autre de la fibre neutre.
- Une zone comprimée où le contact s'établit entre la platine et la semelle ou l'aile du poteau.
- Des raidisseurs éventuels sur le poteau pour éviter la déformation locale de l'âme ou des semelles.
Sous l'effet du moment fléchissant Mj,Ed, l'assemblage se comporte comme une section fléchie : la zone tendue est reprise par les boulons et la zone comprimée par les appuis de béton ou d'acier.
2. Méthodologie de dimensionnement selon l'Eurocode 3
La démarche de calcul s'articule autour des étapes clés suivantes :
A. Détermination des efforts de calcul
Il faut récupérer les sollicitations maximales issues de l'analyse globale de la structure :
- Moment fléchissant de calcul : Mj,Ed
- Effort tranchant de calcul : Vj,Ed
- Effort normal de calcul : Nj,Ed
B. Analyse de la résistance de la platine en traction (Méthode du Té équivalent / T-Stub)
La platine tendue est modélisée par des tronçons équivalents en té. Pour chaque rangée de boulons tendus, la résistance plastique de calcul du té équivalent Ft,fc,Rd est déterminée en considérant trois modes de ruine :
- Mode 1 : Ruine plastique complète de la platine ou de la semelle.
- Mode 2 : Ruine des boulons combinée avec une plastification de la platine.
- Mode 3 : Ruine des boulons seule.
La résistance effective d'un rang de boulons i s'exprime par le minimum des trois modes :
Ft,Rd,i = min (Ft1,Rd, Ft2,Rd, Ft3,Rd)
Pour le Mode 3 (rupture nette du boulon), la résistance à la traction d'un boulon vaut :
Ft,Rd = (0.9 × fub × As) / γM2
- fub : résistance ultime du boulon.
- As : section résistante du boulon (filet).
- γM2 : coefficient partiel de sécurité (généralement 1.25).
C. Vérification de l'âme du poteau en compression
La zone comprimée de l'assemblage sollicite l'âme du poteau. La résistance de calcul en compression de l'âme du poteau est donnée par :
Fc,wc,Rd = (ω × kwc × beff,c,wc × twc × fy,wc) / γM0
Il convient de vérifier si des raidisseurs transversaux sont nécessaires pour éviter le voilement ou l'écrasement de l'âme du poteau.
D. Vérification de l'effort tranchant
L'effort tranchant Vj,Ed est repris soit par le frottement entre la platine et le poteau (dans le cas de boulons à haute résistance précontraints de la classe 8.8 ou 10.9), soit par cisaillement direct des boulons, ou encore par un dispositif de reprise d'effort (cisaille ou redents).
La résistance au cisaillement d'un boulon est :
Fv,Rd = (αv × fub × A) / γM2
3. Synthèse des critères de vérification
Pour valider l'assemblage, les conditions de résistance suivantes doivent être satisfaites :
Mj,Ed / Mj,Rd ≤ 1.0
Vj,Ed / Vj,Rd ≤ 1.0
De plus, la classification de l'assemblage (rigide, souple ou nominalement articulé) doit être établie en comparant sa rigidité rotationnelle initiale Sj,ini aux limites définies par l'Eurocode 3 pour garantir l'hypothèse d'encastrement initialement retenue dans le calcul global.
Note technique : Veillez à toujours respecter les pinces et entraxes minimaux et maximaux des boulons prescrits par l'Eurocode 3 pour éviter les risques de poinçonnement ou de déchirure du métal de base au voisinage des trous.
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