Rotule plastique

Djas · le 24 février 2008

Posté par . bougzouz

LES ROTULES PLASTIQUES – EQUILIBRE DES NŒUDS

1)) Le bon sens :

Pour pouvoir rester debout il faut que le porteur ne « se fatigue » avant le porté.Il en est ainsi pour les éléments structuraux d’une construction notamment en poteaux/poutres,les poteaux ne doivent pas périr avant les poutres.

Le danger d’effondrement est imminent si des « articulations » se forment en premier dans les éléments porteurs que sont les poteaux.Cette situation serait fortement aggravée si la ductilité des éléments verticaux se trouve considérablement réduite par la seule action des charges verticales.La réserve laissée par ce palier de ductilité très court (voir même quasi inexistant).

Aussi est-il nécessaire que la plastification des poutres se manifeste AVANT celle des poteaux.Cette plastification des éléments horizontaux doit intervenir « avant » que les éléments porteurs verticaux ne sortent du domaine élastique.

Comment favoriser la plastification des éléments horizontaux avant celle des éléments verticaux :

Avant de savoir comment favoriser les rotules plastiques dans les poutres,une parenthèse quant auX momentS évoqués par nos amis Jad et Si-youssef que je remercie pour avoir lancé cet important sujet.

1°) Le moment de "calcul" sous la combinaison la plus défavorable incluant

la sollicitation sismique a permis de trouver l'équarrissage et le

ferraillage des éléments poutre et poteau formant le NOEUD.Evidemment

le poteau est en fléxion composé.Les sections béton et acier retenues

sont telles que la justification limite des matériaux est satisfaite.

2°) La construction est terminée et le NOEUD de notre structure est conçu avec les sections calculées précitées.Il attend un séisme !

Sous l'action sismique,le noeud,zone pivilégiée pour la dissipation de

l'énergie,doit résister pour éviter l'effondrement qui survient

forcément s'il y a deffaillance de l'élément vertical porteur qui

devient un système instable par FORMATION DE ROTULES A SES EXTREMITES.

Comment éviter cet état?------> Il faut favoriser les rotules plastiques dans les poutres plutot que dans les poteaux.Ci-dessus,il a été signalé que l'apparition de la plastification des sections des extrémités des poutres doit SURVENIR AVANT celle des sections d'extrémités des poteaux.

Système stable Système instable

L'apparition des rotules plastiques dans la poutre avant le poteau est assurée en faisant la vérification imposée par les règlements,soit :

A) Les règlements :

1°) RPS2000 : Article 7.3.1.3.3 : Noeuds poteaux-poutres

"Eviter la formation de rotules plastiques dans les poteaux (élément

porteur),il faut qu'au noeud poteaux- poutres,la somme des valeurs

absolues des moments résistants (terme oublié dans le texte) ultimes des poteaux doit être supérieure à celles des moments resistants ultimes des poutres aboutissants au noeud "Voir formule ci-dessus - RPS200).

2°) RPA: Article 7.6.2 : Dimensionnement du noeud vis à vis des moments fléchissants

"Il convient de vérifier pour les portiques participant au système de contreventement et pour chacune des orientations possible de l'action sismique que la somme des moments résistants ultimes des extrémités de poteaux ou montants aboutissant au nœud est au moins égale en valeur absolue à la somme des valeurs absolues des moments résistants

ultimes des extrémités des poutres ou traverses affectés d’un coefficient

majorateur de 1.25 (Voir formule ci-dessus).Cette disposition tend à faire en sorte que les rotules plastiques se forment dans les poutres plutôt que dans les poteaux.Néanmoins cette vérification est facultative pour les maisons individuelles et le deux derniers niveaux des bâtiments supérieurs à R+2 »

3°) PS92: Article 11.813 : Dimensionnement du noeud vis à vis des moments fléchissants

"Il convient de vérifier pour chacune des orientations possible de l'action sismique que la somme des moments résistants ultimes des extrémités de poteaux ou montants aboutissant au nœud est au moins égale en valeur absolue à la somme des valeurs absolues des moments résistants ultimes des extrémités des poutres ou traverses affectés d’un coefficient ?f égal à 1.25 (Voir formule ci-dessus).»

REMARQUES :

a) RPS2000 :

Les termes « résistants et résistants ultimes » ont été oubliés

dans le texte du règlement (Voir article : Point de vue sur les dispositions techniques du règlement RPS2000 – Azzouz BOUGUERBA

– Revue Marocaine Génie Civil – n°108 – 4ème Trimestre 2004).

a) RPA :

A mon avis le texte à partir de « Néanmoins,cette vérification est facultative ………. à R+2 » devrait être supprimé pour que cette vérification soit faite sans réserve ou du moins remplacée par : « Néanmoins pour les maisons individuelles et le dernier niveau assurer cette vérification pour une travée d’un portique »

Les séismes:

Les photos suivantes du seisme d'Alger du 21 Mai 2003 illustre bien la formation de rotules plastiques.

1°) La première photo est une grande salle de fête en RDC.On constate la

grande hauteur de la poutre par rapport à la section du poteau

circulaire.La poutre étant plus forte que le poteau,les rotules

plastiques se sont formées en tête et en pied du poteau formant des

articulations et par conséquent un système instable.

2) La deuxième photo est un bâtiment en R+4.On constate que les poteaux sont sur une même ligne.

3) Sur La

troisième photo on voit nettement les rotules en tête et en pieds des

poteaux circulaires de plus faibles inerties que les poutres et

notamment la poutre accrotère de grande section.

Conclusion :

La vérification des nœuds poteaux poutres

est primordiale pour un contreventement par ossature poteaux-poutres.Il y a lieu donc après dimensionnement des poteaux et des poutres sous les

sollicitations (M,N,T) de faire la vérification des MOMENTS RESISTANTS ULTIMES (appelés par les anciennes règles BA : Moments résistants ou

moments capables ) sous le formulation Kbd².

Cette vérification peut être faite aisément avec la calculette de ROBOBAT tant en flexion simple qu’en flexion composée.

Je rejoinds Monsieur Jad DELLEL quant aux BET et bureaux de contrôle de délaisser cette vérification importante pour la tenue des constructions contreventées par portique.

Beaucoup de conception lors des études de BA ne tiennent compte que des limites de déformations inter-étages (7h/1000 pour la classe I et 10h/1000 pour la classe II pour le RPS2000) ce qui donne des coffrages de poteau plus faibles que la limitation de déformabilité de 1/1000 (pour un coefficient d'intensité (alfa)=1.00) imposée par les anciennes règles PS69 qui étaient applicables jusqu’à l’apparition du RPS2000.(Lire l’article « point de vue règlementaire du PS69- Déformabilité admissible – Azzouz BOUGUERBA – Revue Marocaine Génie Civil n°75 Juin-Juillet 1998).