Type d'assemblage : Assemblage par platine d'âme
Système d'unités : Métrique
Conçu selon : AS 4100
Éléments vérifiés : Boulons, métal de base, soudures
Matériau de la platine : Grade 300
Boulons : M20 Grade 8.8
Soudures : soudures d'angle de taille 8 mm et de résistance 490 MPa
Exemple tiré de : B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Chapitre 9.4.1.3
Géométrie
La poutre UB 406×178×60 est connectée au poteau UC 254×254×89 par une platine d'âme de dimensions 280×90 mm. Quatre boulons M20 grade 8.8 sont utilisés avec un espacement de 70 mm. On suppose que la poutre ne peut pas tourner ni être chargée par le moment fléchissant autour de l'axe faible en raison des poutres de répartition et des planchers.
Charge appliquée
La poutre est chargée par un effort tranchant. Pour être conservateur, pour le calcul des boulons, l'effort tranchant doit être pris à la position de la face du poteau afin que le groupe de boulons soit également chargé par un moment fléchissant – sélectionner les forces à la position 130 mm. Pour le calcul de la platine d'âme et des soudures, l'effort tranchant doit être appliqué à la position du centre de gravité des boulons au niveau de l'âme de la poutre – sélectionner les forces dans les boulons.
Résultats du calcul manuel
Les résultats de B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Chapitre 9.4.1.3 sont utilisés comme calcul manuel. L'effort tranchant maximal agissant sur un boulon est de 85,9 kN. Cette valeur est proche de la résistance au cisaillement du boulon – 92,6 kN. Les résistances de la platine – capacité portante de calcul et capacité de déchirement – sont presque deux fois plus élevées. La résistance au cisaillement de la platine d'âme est de 322,6 kN, ce qui est proche de la charge appliquée. Les soudures d'angle sont de taille 8 mm et de grade 490 MPa ; la résistance est , la force par unité de longueur verticale est de 0,84 kN/mm, soit une réserve de 37 %. Le maillon le plus faible est constitué par les boulons. En supposant une distribution linéaire des forces dans les boulons, la force appliquée maximale peut être de 270 kN.
Résultats de IDEA StatiCa
La position de charge déterminante pour cet assemblage est à la face du poteau. Le groupe de boulons est chargé par l'effort tranchant et le moment fléchissant. Pour un effort tranchant de 270 kN, le boulon le plus sollicité est chargé par un effort tranchant, V*f = 92,1 kN, et un faible effort de traction, N*f = 13,5 kN, dû à la déformation de la platine d'âme unilatérale. À cette charge de 270 kN, le boulon le plus sollicité atteint un taux de travail de 99,9 % et l'assemblage atteint sa résistance maximale. Cette position de l'effort tranchant est également déterminante pour la résistance de l'acier de la platine d'âme ; la déformation de 5 % est atteinte pour une charge de 305 kN.
La position de l'effort tranchant au niveau des boulons est déterminante pour le calcul des soudures. La résistance de la platine d'âme est inférieure à celle des soudures et atteint sa limite pour un effort tranchant appliqué de 335 kN. La déformation plastique de la platine d'âme est représentée sur la forme déformée dans la figure ci-dessous.
Pour les assemblages soumis à des efforts tranchants extrêmes, il est important de choisir soigneusement la position de l'effort tranchant, car divers éléments sont également soumis à des moments fléchissants significatifs générés par cet effort tranchant sur un bras de levier.
Comparaison
La résistance au cisaillement de l'assemblage par platine d'âme a été déterminée à 270 kN aussi bien dans le calcul manuel que dans IDEA StatiCa, en raison de la résistance au cisaillement des boulons. Les deux approches – manuelle et logicielle – ont donné des résultats identiques en termes de résistance et de mode de rupture.