L’épissage des structures en acier comprend l’épissage en atelier et sur site. Les méthodes d’épissure comprennent le soudage et le boulonnage. Nous devons mettre en œuvre l’assemblage des structures en acier en nous assurant de la résistance des composants.

1. Assemblage de structures en acier pour une section transversale uniforme

Assemblage de structures en acier en usine

Composants porteurs de tension: soudage bout à bout direct (figure) a) ou la soudure de la plaque d’épissure plus la soudure d’angle (figure b) peuvent être utilisés. Lors d’un soudage direct bout à bout, la qualité de la soudure doit répondre aux normes de qualité de la classe I ou II ; sinon, il faut utiliser des plaques d’épissure et des soudures d’angle.

Composants sous pression: soudure bout à bout directe (figure 1). a) ou la soudure de la plaque d’épissure plus la soudure d’angle (figure b) peuvent être utilisés.

Lorsque des plaques de jonction et des soudures d’angle sont utilisées, les brides et les âmes des composants doivent avoir leurs propres plaques de jonction et soudures afin de rendre la transmission des forces aussi directe et uniforme que possible et d’éviter une concentration excessive des contraintes. Lorsque l’on détermine la largeur de la plaque de jonction de l’âme, il est nécessaire de laisser suffisamment d’espace pour actionner la baguette de soudage lors du soudage longitudinal.

Assemblage de structures en acier sur site

Composants porteurs de tension : les plaques de jonction peuvent ajouter des boulons à haute résistance (Figure c) ou des plaques d’extrémité pour ajouter des boulons à haute résistance (Figure d).

Composants porteurs de pression : Soudage (photos e, f) ou aplatissement des surfaces de contact supérieure et inférieure et transmission directe de la force de pression (photos g, h). Lors du soudage, la partie supérieure de la pièce doit être biseautée en usine à l’avance. La partie inférieure (ou les deux parties supérieure et inférieure) comporte des pièces de positionnement (acier profilé ou acier cornière) pour assurer la position correcte lors du soudage. Lorsque les surfaces de contact supérieures et inférieures sont rabotées à plat et surmontées, elles doivent être complétées par un petit nombre de soudures et de boulons lorsqu’elles supportent directement la pression et transmettent les forces de manière à ne pas être déplacées. L’épissure des éléments de tension et de compression doit être calculée selon le principe de la force égale, c’est-à-dire que les matériaux et les connecteurs de l’épissure peuvent transmettre la force interne maximale de la section brisée.

2. L’épissure des poutres en acier

L’épissure des poutres se divise en deux catégories : l’épissure en usine et l’épissure sur site, en raison des différentes conditions de construction.

Assemblage de structures en acier en usine

1) Il est préférable de décaler les positions des brides et de l’âme pour éviter la concentration des soudures.
2) Les soudures de jonction des brides et des âmes adoptent généralement des soudures bout à bout.
3) La vérification et les calculs ne sont pas requis pour les soudures qui répondent aux niveaux d’inspection de la qualité des soudures des classes I et II.
4) La vérification et les calculs sont requis pour les soudures qui répondent au niveau d’inspection de la qualité des soudures de la classe III. Lorsque la résistance de la soudure est insuffisante, des soudures obliques peuvent être utilisées. Lorsque θ satisfait à tgθ≤1,5, la vérification et le calcul ne sont pas nécessaires.

Assemblage de structures en acier sur site

1) Pour l’épissure sur site, il faut généralement déconnecter la bride et l’âme au même endroit pour faciliter le transport segmenté (figure a). Pour que la plaque de la bride dispose d’une certaine marge de manœuvre en matière de dilatation et de contraction pendant le processus de soudage afin de réduire la contrainte résiduelle de soudage, une longueur d’environ 500 mm peut être réservée en usine sans soudage.

2) Comme le montre la figure b, l’échelonnement approprié des positions de jonction des brides et de l’âme peut empêcher la concentration des soudures dans la même section, mais ce n’est pas facile à transporter.

3) Pour les poutres rivetées et les grandes poutres soudées qui sont plus importantes ou soumises à des charges dynamiques, des boulons à haute résistance sont souvent utilisés pour l’assemblage sur site.

3. Connexion des poutres primaires et secondaires

La poutre secondaire est librement soutenue

1). Chevauchement

Structure: Des raidisseurs de support doivent être disposés aux positions correspondantes de la poutre principale pour éviter une pression locale excessive sur l’âme de la poutre principale.

Caractéristiques: Structure simple, installation pratique des poutres secondaires, mais les systèmes de poutres principales et secondaires occupent un grand espace net.

Calcul: En général, aucun calcul n’est nécessaire et les boulons servent uniquement à la fixation.

2). Raccordement latéral

Structure: La poutre secondaire est connectée au côté de la poutre principale et peut être directement connectée au raidisseur de la poutre principale (Figure a, b) ou l’acier à angle court (Figure c).

Caractéristiques :

Figure a: Il est relié au raidisseur par des boulons, la structure est simple, et l’installation est pratique, mais un côté de la bride supérieure et de la bride inférieure de la poutre secondaire doit être coupé ;

Figure b: Des soudures de chantier le relient. Pour l’instant, les boulons ne sont utilisés que pour une fixation temporaire, mais le soudage des soudures aux extrémités de l’âme de la poutre secondaire n’est pas pratique ;

Figure c, d: Pour utiliser des cornières en acier à angle court afin de relier les poutres principales et secondaires pour un assemblage par boulons ou des soudures d’installation, la bride supérieure doit être partiellement coupée.

Calcul :

Figure a, b: Les soudures ou les boulons nécessaires pour la connexion doivent être calculés en fonction de la force de réaction de la poutre secondaire. Si l’on considère que le joint n’est pas idéal, la force de réaction de la poutre secondaire doit être augmentée de 20 à 30 %.

Figure c: Lors du calcul du boulon ①, l’acier à angle court peut être considéré comme un seul corps avec la poutre secondaire. Par conséquent, le boulon ① doit supporter l’action combinée de la force de réaction d’appui R et du moment M=Re de la poutre secondaire. En revanche, le boulon ② ne porte que le rôle de R. Inversement. L’acier à angle court peut également être considéré comme une partie intégrante du faisceau principal. Alors le boulon ① ne supporte que la force de réaction R, tandis que le boulon ② doit supporter l’action combinée de la force de réaction R de l’appui de la poutre secondaire et du moment M=Re.

Figure d: La méthode de calcul est similaire à celle de la figure c. La soudure ① et la soudure ② assument également le rôle conjoint de R ou R et M=Re, respectivement.

Le faisceau secondaire est continu

La poutre librement appuyée se chevauche, sauf que la poutre secondaire passe sans interruption et n’est pas brisée sur la poutre primaire. Lorsque la poutre secondaire doit être épissée, la position de l’épissure peut être fixée à un petit moment de flexion. Utilisez des boulons ou des soudures pour fixer entre les poutres primaires et secondaires.

1). Chevauchement

La poutre librement appuyée se chevauche, sauf que la poutre secondaire passe sans interruption et n’est pas brisée sur la poutre primaire. Lorsque la poutre secondaire doit être épissée, la position de l’épissure peut être fixée à un petit moment de flexion. Utilisez des boulons ou des soudures pour fixer entre les poutres primaires et secondaires.

2). Connexion latérale :

Structure: Pour assurer la continuité de la poutre secondaire à deux travées au niveau de la poutre primaire, des plaques de connexion doivent être prévues au niveau des brides supérieure et inférieure.

Figure a: Reliée par des boulons à haute résistance, l’âme de la poutre secondaire est connectée au raidisseur de la poutre primaire, et la plaque de connexion de la bride inférieure est divisée en deux pièces, qui sont soudées aux deux côtés de l’âme de la poutre primaire.

Figure b: Installation sur le site, connexion soudée, la poutre secondaire est appuyée sur le support de la poutre principale, la bride supérieure de la poutre secondaire est munie d’une plaque de connexion, et une plaque de support remplace la plaque de connexion de la bride inférieure.

Calcul :

La force de réaction du support est transmise du support à la poutre principale, et les ailes supérieures et inférieures supportent le moment de flexion négatif à l’extrémité. La connexion, le couvercle et la plaque supérieure transmettent la force horizontale de décomposition M, F=M/h (h hauteur secondaire de la poutre) F est utilisé pour calculer la taille de la section et la connexion des boulons de soudure. Pour éviter le soudage en hauteur, la plaque de couverture de raccordement est plus étroite que la bride supérieure et la plaque de traction est plus large que la bride inférieure.

4. Connexion entre une poutre et un poteau

Pour connecter les nœuds, il convient de respecter les principes de base suivants :
Sûr et fiable. L’analyse de la force doit être aussi proche que possible des conditions de travail réelles. Il convient d’adopter des schémas de calcul conformes ou proches de l’état réel de connexion des composants ; la connexion doit présenter une voie de transmission des forces claire et une garantie de structure fiable.

Il est facile à fabriquer, à transporter et à installer. Réduisez le type de joints ; laissez une marge d’ajustement dans la taille des épissures ; essayez de faciliter les opérations pendant la construction, par exemple en évitant le soudage en hauteur des soudures de chantier, la mise en place et l’installation des supports, etc.

L’économie est raisonnable. La méthode la plus économique est déterminée après un examen attentif des matériaux, de la production, de la construction, etc. et ne doit pas être comprise comme une économie d’acier.

La connexion poutre-colonne peut être divisée en trois types : connexion flexible (connexion articulée), connexion rigide et connexion semi-rigide en fonction des différentes rigidités de rotation.

Connexion flexible des poutres et des colonnes

La connexion entre les colonnes et les poutres en compression axiale est généralement articulée.

1). La poutre est appuyée sur le sommet de la colonne.

Figure a: La force de réaction d’appui de la poutre est directement transmise à la semelle du poteau. Laissez un espace entre les poutres adjacentes afin de pouvoir les ajuster pendant l’installation. La structure est simple et la construction est pratique. Cependant, lorsque les forces de réaction de deux poutres adjacentes ne sont pas égales, cela entraîne une compression excentrique du poteau, et lorsque la force de réaction transmise par une poutre est importante, cela peut également provoquer un flambage local de l’aile du poteau.

Figure b: Même si les forces de réaction de deux poutres adjacentes ne sont pas égales, la colonne est toujours comprimée près de l’axe. La partie inférieure du raidisseur de l’aile doit être aplatie et doit s’appuyer fermement sur la plaque supérieure du poteau ; l’âme du poteau est la principale partie supportant les forces, et son épaisseur ne doit pas être trop faible ; sous la plaque supérieure du poteau, des raidisseurs doivent être prévus, et les raidisseurs doivent avoir une longueur suffisante pour répondre à l’exigence de longueur de soudure et à l’exigence de répartition uniforme des contraintes.

La poutre est appuyée sur le côté de la colonne.

Figure a: Lorsque la force de réaction de la poutre est faible, la poutre peut être placée directement sur l’encorbellement de la colonne sans raidisseurs de support et connectée avec des boulons ordinaires ; la structure est relativement simple et la construction est pratique.

Figure b: Utilisée lorsque la force de réaction de la poutre est importante. La force de réaction de la poutre est transmise au support par le raidisseur d’extrémité ; le support est constitué d’une plaque d’acier épaisse (son épaisseur doit être supérieure à celle du raidisseur) ou d’une cornière d’acier raidie, qui est reliée au côté du poteau par une soudure.

Figure c : Utilisé lorsque la force de réaction de deux poutres adjacentes est très différente. La force de réaction de la poutre est transmise par l’âme du poteau, de sorte que le poteau est toujours proche de l’état de force axiale.

Connexion rigide des poutres et des colonnes

Les poutres et les colonnes en acier adoptent généralement un assemblage rigide.

Les conditions suivantes doivent être remplies :

Assurer la transmission fiable du moment de flexion et de l’effort de cisaillement de la section de la poutre à la colonne ; assurer la rigidité des joints afin que la connexion ne produise pas d’angles relatifs évidents ; la structure est simple et pratique à construire ;

Figure a, b : Le moment de flexion et l’effort de cisaillement sont directement transmis à la colonne par le joint de soudure. On peut considérer que le moment de flexion de l’extrémité de la poutre est entièrement transmis au poteau par le joint de soudure de l’assemblage de la bride, et que l’effort de cisaillement est transmis au poteau par le joint de soudure de l’âme.

Pour souder la soudure de raccordement des brides en position de soudage à plat, la plaque de doublage doit être soudée sur le côté du poteau, et en même temps, des encoches sont réservées à l’avance à l’extrémité de l’âme de la poutre. L’encoche supérieure indique la position de la plaque de doublage, et l’encoche inférieure permet de répondre aux exigences de soudage.

Figure c, d : Le moment de flexion et l’effort de cisaillement en bout de poutre sont transmis au poteau par des boulons et des soudures à haute résistance. Comme la force peut être transmise à la colonne par l’intermédiaire de la plaque de connexion et de l’acier d’angle, il s’agit d’une transmission indirecte de la force.

La poutre peut être munie ou non de raidisseurs transversaux, comme indiqué sur les figures b et d, comme indiqué sur les figures a et c, dans la zone où la poutre est reliée à la colonne. Dans ce dernier cas, la résistance et la stabilité de l’âme et de la semelle du poteau doivent être vérifiées.