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Construction Composite Acier-Béton

Principe

Des matériaux de construction de propriétés différentes sont combinés pour interagir et répondre aux charges de manière synchronisée plutôt qu'individuellement. Ces matériaux composites sont physiquement connectés pour utiliser leurs forces et leurs caractéristiques distinctes pour former une seule unité plus solide que n'importe quelle pièce séparée.


La construction composite vise à obtenir des solutions structurelles efficaces et légères pour la construction et d’autres industries connexes.


Fond

Fabrication d'acier
Crédits photos : sciencedirect.com

Cette méthode d'ingénierie et de construction a été largement pratiquée il y a plus d'un siècle, impliquant principalement la connexion acier-béton. Les profilés en acier revêtus de béton ont été initialement développés en tant que composites dans le but de surmonter les effets du feu tout en assurant la stabilité contre les forces axiales et de flexion.


Des colonnes composites avec noyau en béton armé et tuyau en acier ou coque tubulaire en acier ont été introduites pour fournir un coffrage intégral et permanent. Des tôles profilées galvanisées ont également été introduites pour éliminer les coffrages traditionnels et, en même temps, augmenter la résistance des dalles en béton armé.


ESC Steel Structures Catalog

Normes

  • La conception des poutres mixtes et des dalles mixtes pour les bâtiments est couverte par la norme BS EN 1994-1-1

  • La conception des structures mixtes en acier et en béton est couverte par la norme BS EN 1990-1999 Eurocode 4

  • Code de conception des ponts australiens, Section 6: Construction en acier et en matériaux composites

  • Code de bonnes pratiques BS 5400 British Standard pour la conception et la construction de ponts en acier, en béton et en composite

  • AASHTO : Spécifications standard pour les ponts routiers ; 24 CFR 200 sous-partie S

  • Les contraintes des dalles de béton dans les poutres et poutres composites partielles, American Institute of Steel Construction, Vol. 21



Applications

La construction composite est largement utilisée dans les ponts, les bâtiments à plusieurs étages, les entrepôts, les structures marines, etc. De nombreuses applications dans les structures mentionnées sont classées en poutres et poutres, systèmes de plancher et systèmes de colonnes.

fabrication de poutres de pont

Poutres et poutres composites. La poutre composite comprend une section en acier en forme de I ou de W attachée à une dalle de béton par des connecteurs de cisaillement au-dessus de celle-ci. Ils ont été reconnus comme l'un des systèmes structurels les plus économiques pour les bâtiments à plusieurs étages et les ponts.



De toute évidence, les planchers des bâtiments et des ponts doivent être suffisamment rigides et massifs pour réduire la déflexion et les vibrations. Dans ce cas, le béton armé est sans aucun doute le matériau de choix. Cependant, la poutre ou la poutre de support doit avoir un rapport résistance-poids supérieur, une qualité que seul l'acier peut offrir.



Systèmes de plancher composite. Le système de plancher composite se compose de poutres en acier, de platelage métallique profilé et de dalles en béton armé. Ces matériaux sont combinés de manière compacte et très efficace pour former un profil essentiellement conçu pour supporter les charges gravitaires ou mortes ainsi que les charges de trafic.


Les systèmes de plancher composites sont principalement utilisés comme tablier de pont et dalle de plancher pour une large gamme de classifications de bâtiments, en grande partie pour les parkings surélevés et les bâtiments commerciaux à plusieurs étages.


systèmes de colonnes composites

Systèmes de colonnes composites. Les colonnes composites peuvent être des tubes en acier remplis de béton ou des éléments en acier enrobés de béton. De toute façon, les colonnes composites sont avantageuses comme suit.

  • La résistance à la flexion des tuyaux ou tubes en acier est maximisée lorsqu'ils sont pourvus d'un remplissage en béton

  • L'enveloppe en acier empêche l'écaillage et confine le béton.

  • Le remplissage en béton retarde le flambement local du tubage en acier et améliore la résistance à la compression

  • Le battant en acier remplace le coffrage et l'acier d'armature.


Avantages

Le succès et la polyvalence de la construction composite peuvent être énoncés dans une explication simple et directe - le béton réagit parfaitement en compression et l'acier se comporte de la même manière en traction.


En joignant les deux matériaux en une structure, ces forces peuvent être utilisées pour obtenir une conception très efficace et légère qui peut résister efficacement aux forces axiales et de flexion. Les autres avantages et avantages sont les suivants :


  • Les systèmes composites sont plus de 25 % plus légers que la construction en béton. En conséquence, le montage et l'installation du site sont plus faciles et les coûts de main-d'œuvre peuvent être minimisés.

  • Le composite acier-béton peut avoir une résistance élevée à partir d'une section transversale relativement petite.

  • Le poids réduit du composite lui-même réduit les forces dans les éléments qui les supportent. De cette façon, les membres de soutien, y compris les frais de fondation, peuvent également être réduits.

  • Le rapport résistance/poids supérieur des matériaux composites permet des conceptions compactes qui devraient être esthétiques, économiques, sûres et écologiques.

  • Les systèmes composites éliminent les activités coûteuses du coffrage traditionnel du béton, comme l'étaiement, le décapage et d'autres travaux temporaires.

  • L'acier et le béton peuvent être agencés pour produire une combinaison idéale de résistance selon les exigences calculées.

  • Les éléments en acier recouverts de béton ont une bonne résistance au flambage, au feu et à la corrosion.

  • Les poutres mixtes peuvent couvrir des portées plus longues sans avoir besoin de poteaux intermédiaires, grâce à l'acier.

  • Les colonnes composites réduisent les besoins de renforcement latéral et de fixation fastidieuse des attaches latérales, tout en facilitant la connexion aux poutres en acier d'une structure à charpente en acier.

  • Les colonnes composites impliquant un tube ou un tubage en acier simplifient les travaux de fondation et la construction dans les plans d'eau.

  • Dans la construction maritime, le coulage du béton sous l'eau est rendu possible par l'application de composites. Les tuyaux en acier et les palplanches enfoncés servent de coffrages intégrés et permanents pour le remplissage en béton.

  • Dans la construction maritime, le coulage du béton sous l'eau est rendu possible par l'application de composites. Les tuyaux en acier et les palplanches destinés servent de coffrages intégrés et permanents pour le remplissage en béton.


Sommaire

Les avantages de la construction combinée acier-béton se caractérisent par trois aspects principaux : vitesse, performance et valeur.

  • Le composite acier-béton est environ 30 % plus léger que le béton armé et légèrement plus lourd que l'acier de construction de 2 %. Cette réduction significative du poids des matériaux composites par rapport au béton armé ainsi que l'élimination d'une énorme quantité de faux travaux contribuent à un énorme facteur de réduction des délais de construction.

  • Le béton étant résistant à la compression et l'acier à la traction, la combinaison des deux matériaux a fait ses preuves et d'excellents résultats dans l'amélioration des performances structurelles de l'unité composite du produit. L'application d'un composite acier-béton peut augmenter la résistance maximale au cisaillement d'une dalle de plancher de 85 % selon les résultats d'une étude de l'ASCE.

  • Les économies globales réalisées avec le composite acier-béton peuvent atteindre 10 % par rapport au béton armé et 7 % par rapport à l'acier de construction. L'acier recouvert de béton améliore non seulement la résistance des éléments composites, mais protège l'ensemble de la structure des effets néfastes du feu, des catastrophes et de la corrosion.


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