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Profilé laminé avec plats de renfort d’aile en flexion et effort normal selon la SIA 263

Vérifie un profilé laminé muni de plats de renfort d’aile soudés symétriques sous un moment et un effort normal, de compression ou de traction, selon la SIA 263:2013 : la zone renforcée et la zone non renforcée, la barre comprimée, la longueur des plats et le cisaillement de l’âme. Chaque étape présente sa formule et le chiffre de la norme dont elle découle.

Basic SIA 263:2013

Inclus dans l’abonnement Basic

Ce module est inclus dans l’abonnement Basic et les abonnements supérieurs, avec sa note de calcul.

À propos de cette vérification

chiffres, exemple de calcul et questions

Vérifie un profilé laminé muni de plats de renfort d’aile soudés symétriques sous un moment et un effort normal, de compression ou de traction, selon la SIA 263:2013 : la zone renforcée et la zone non renforcée, la barre comprimée, la longueur des plats et le cisaillement de l’âme. Chaque étape présente sa formule et le chiffre de la norme dont elle découle.

Ce qui est vérifié

  • Profilé seul à partir de h, b, tw, tf et r, congés de raccordement compris : A et Wy,pl. Section renforcée : Ar = A + 2 · bsem · tsem, Iy,r, l’effort dans un plat Fsem = fy,sem · bsem · tsem et Mpl + Mpl,sem = fy,k · Wy,pl + Fsem · (h + tsem).
  • Classe dans la zone renforcée et en dehors de celle-ci, tableau 5a.
  • Zone renforcée : MEd ≤ MN,Rd, le moment des blocs de contraintes plastiques du profilé et des plats qui reprennent NEd, par rapport à l’axe neutre plastique zpl.
  • Zone non renforcée : MEd,0 ≤ My,N,Rd = Mpl/γM1 · (1 − n)/(1 − 0.5a), au plus Mpl/γM1, sur le profilé seul en dehors de l0.
  • Flambage par flexion selon les deux axes, chiffre 4.5.1 : NK,y,Rd et NK,z,Rd du profilé seul, et Ncr,y = π² · E · Iy/lK,y².
  • Stabilité, flexion et compression : NEd/NK,Rd + ω · MEd/((1 − NEd/Ncr) · MRd,r) ≤ 1, le moment étant rapporté à la résistance de la section renforcée.
  • Longueur des plats : la longueur de soudure à chaque extrémité bsem + 2Δl = Fsem/fw, Δl = (Fsem/fw − bsem)/2 et lsem = l0 + 2Δl.
  • Cisaillement de l’âme, équation (41) : VEd ≤ VR/γM1, avec Av selon l’équation (42a), sur le profilé seul.

Ce que vous saisissez et ce que vous obtenez

Vous saisissez fy,k du profilé et fy,sem des plats tirées du tableau 1 de votre exemplaire de la SIA 263, E (chiffre 2.2), les dimensions du profilé sans les plats, tsem et bsem, ainsi que γM1 (chiffre 4.1.3). Vous saisissez NEd avec son sens, le moment maximal MEd dans la zone renforcée, le diagramme des moments et MEd,0 en dehors de cette zone. Pour la barre : la longueur l et les longueurs de flambage, à partir des conditions d’appui aux extrémités et des appuis intermédiaires, ou directement. Pour les plats : l0, et Δl à partir de fw ou saisie directement. Pour l’effort tranchant : τy,k et VEd.

Vous obtenez les caractéristiques de section, la classe de chaque zone, les moments réduits, les résistances au flambage, la longueur des plats et le taux d’utilisation de chaque vérification avec la mention Vérifié ou Non vérifié. Avec l’abonnement Basic, le calcul s’imprime sous forme de note de calcul A4.

Hypothèses et limites

  • Renforcement symétrique uniquement : un plat de mêmes dimensions sur chaque aile.
  • ω = 0.6 + 0.4 · Mmin/Mmax, au moins 0.4, pour des moments d’extrémité seuls ; 1.0 avec une charge transversale entre les extrémités ou une extrémité non maintenue latéralement.
  • La compression fait intervenir la vérification de la barre. Le flambage est calculé sur le profilé seul, les plats ne raidissant qu’une partie de la longueur, ce qui va dans le sens de la sécurité.
  • Le déversement est considéré comme empêché par des dispositions constructives.
  • l0 se lit sur l’enveloppe des moments ; aucune formule ne la fournit. Si la zone non renforcée n’est pas vérifiée, l0 est trop courte.
  • En présence d’un effort normal, les plats reprennent toujours au plus Fsem : la longueur et les soudures sont dimensionnées comme sans effort normal. La soudure n’est pas dimensionnée.
  • La fatigue n’est pas traitée, bien que l’extrémité d’un plat de renfort soudé compte parmi les pires détails que puisse présenter une poutre en acier.

Exemple de calcul

Un profilé laminé avec h = 114 mm, b = 120 mm, tw = 5 mm, tf = 8 mm et r = 12 mm, muni de deux plats 100 × 10 mm sur l0 = 4 300 mm, le tout avec fy,k = 235 N/mm², une barre de 4.00 m de longueur avec deux appuis intermédiaires vis-à-vis du flambage selon z, sous NEd = 60 kN en compression, MEd = 40 kN·m avec une charge transversale, MEd,0 = 22 kNm et VEd = 44.1 kN, avec fw = 839 N/mm. Les résultats ci-dessous sont ceux du module pour son exemple de calcul, calculés lors de la génération de cette page.

Données
DonnéeValeurRéf.
Limite d’élasticité caractéristique fy,k235 N/mm²§ t.1
Module d’élasticité E210000 N/mm²§ 2.2
Hauteur totale du profilé, SANS les plats de renfort h114 mm
Largeur de l’aile b120 mm
Épaisseur de l’âme tw5 mm
Épaisseur de l’aile tf8 mm
Rayon de raccordement r12 mm
Limite d’élasticité du plat de renfort fy,sem235 N/mm²§ t.1
Épaisseur de tôle tsem10 mm
Largeur de tôle bsem100 mm
Facteur de résistance γM11.05§ 4.1.3
L’effort normal estCompression
Valeur de dimensionnement de l’effort normal NEd60 kN
Plus grand moment dans la zone renforcée le long de la barre MEd40 kN·m
Diagramme des momentsCharge transversale entre les extrémités — ω = 1,0
Valeur de dimensionnement du moment la plus élevée hors de la zone renforcée MEd,022 kNm
Longueurs de flambageSelon les conditions aux extrémités et les appuis intermédiaires
Longueur de la barre l4000 mm
Extrémités, flambage selon l’axe fort ySans déplacement latéral — deux extrémités articulées
Appuis intermédiaires contre le flambage selon y ny0
Extrémités, flambage selon l’axe faible zSans déplacement latéral — deux extrémités articulées
Appuis intermédiaires contre le flambage selon z nz2
Longueur théorique des plats de renfort l04300 mm
Détermination de la longueur d’introduction Δl ΔlÀ partir de la résistance de la soudure par unité de longueur
Résistance de la soudure par unité de longueur fw839 N/mm
Vérification à l’effort tranchantPris en compte
Limite caractéristique d’élasticité en cisaillement τy,k135 N/mm²§ t.1
Valeur de dimensionnement de l’effort tranchant VEd44.1 kN
Calcul : Valeurs communes
ÉtapeValeurRéf.
Limite d’élasticité du profiléfy,k = 235 N/mm²§ t.1
Aire du profiléÀ partir de h, b, tw, tf et r, congés compris.A = 2’534 mm²
Module de section plastique du profiléWy,pl = 119’491 mm³
Aire de la section renforcéeA + 2·bsem·tsem.Ar = 4’534 mm²
Moment d’inertie de la section renforcéeIy,r = 13’765’557 mm⁴
Effort dans chaque plat, section entièrement plastifiéefy,sem·bsem·tsem — c’est aussi l’effort introduit par les soudures.Fsem = 235.0 kN
Moment plastique de la section renforcée, sans effort normalfy,k·Wy,pl + Fsem·(h + tsem).Mpl + Mpl,sem = 57.22 kN·m
Classe dans la zone renforcéePartie en porte-à-faux de l’aile c/tf = 5.69 (le plat ne peut que la raidir) ; âme c/tw = 14.80 avec α = 0.845, ψ = -0.781.– = Classe 1§ t.5a
Classe hors de cette zone– = Classe 1§ t.5a
Calcul : Vérification 1 — zone renforcée, flexion et effort normal
ÉtapeValeurRéf.
Axe neutre plastique au-dessus du centreLà où les blocs de contraintes du profilé et des plats reprennent NEd — compression du côté de l’axe qui la reprend.zpl = -25.5 mm
Moment plastique réduit de la section renforcéeLe moment des mêmes blocs de contraintes, /γM1. Les plats sont les plus éloignés de l’axe ; ils conservent donc presque toute leur contribution, tandis que l’âme reprend l’effort normal.MN,Rd = 53.77 kN·m
Zone renforcéeMEd ≤ MN,Rdη = 0.744 · VérifiéTaux d’utilisation : 74 %
Calcul : Vérification 2 — zone non renforcée, flexion et effort normal
ÉtapeValeurRéf.
Taux d’utilisation du profilé à l’effort normaln = 0.1058
Moment plastique réduit du profiléMpl/γM1·(1 − n)/(1 − 0,5a), a = 0.242, au plus Mpl/γM1.My,N,Rd = 26.74 kN·m
Zone non renforcéeMEd,0 ≤ My,N,Rdη = 0.823 · VérifiéTaux d’utilisation : 82 %
Calcul : Valeurs communes — flambage
ÉtapeValeurRéf.
Longueur de flambage, axe fortk·l avec k = 1.00 — sans déplacement latéral — deux extrémités articulées.lK,y = 4’000 mm
Longueur de flambage, axe faiblel/(nz + 1) = 4,000/3: la barre flambe entre ses appuis.lK,z = 1’333 mm
Élancement réduit, axe fort(lK,y/iy)/λE, iy = 48.9 mm, λE = π·√(E/fy,k) = 93.91.λ̄K,y = 0.8708
Élancement réduit, axe faible(lK,z/iz)/λE, iz = 30.2 mm.λ̄K,z = 0.4704
Résistance au flambage, axe fortχK·A·fy,k/γM1, courbe b, χK = 0.6799.NK,y,Rd = 385.5 kN§ 4.5.1
Résistance au flambage, axe faibleχK·A·fy,k/γM1, courbe c, χK = 0.8594.NK,z,Rd = 487.3 kN§ 4.5.1
Charge critique de flambage élastique, axe fortπ²·E·Iy/lK,y². Elle détermine l’amplification 1/(1 − NEd/Ncr) du moment.Ncr,y = 785 kN
Charge critique de flambage élastique, axe faibleNcr,z = 2’691 kN
Calcul : Vérification 3 — stabilité, flexion et compression
ÉtapeValeurRéf.
Coefficient de répartition des momentsω = 1.0000
AmplificationAvec la rigidité du profilé seul — les plats, présents sur une partie de la longueur seulement, ne peuvent que le rigidifier.1/(1 − NEd/Ncr,y) = 1.0827
Terme de l’effort normalLa plus faible résistance au flambage du profilé seul.NEd/NK,Rd = 0.1556
Terme de moment, amplifiéRapporté à la résistance de la section renforcée, 54.5 kN·m, là où agit le plus grand moment.ω·MEd/MRd,r = 0.7947
Stabilité, flexion et compressionNEd/NK,Rd + ω·MEd/((1 − NEd/Ncr)·MRd,r) ≤ 1η = 0.950 · VérifiéTaux d’utilisation : 95 %
Calcul : Valeurs communes — longueur des plats
ÉtapeValeurRéf.
Longueur de soudure requise à chaque extrémitéFsem/fw.bsem + 2Δl = 280 mm
Longueur d’introduction à chaque extrémitéΔl = (Fsem/fw − bsem)/2.Δl = 90 mm
Longueur totale de chaque platlsem = l0 + 2Δl.lsem = 4’480 mm
Calcul : Vérification 4 — effort tranchant dans l’âme
ÉtapeValeurRéf.
Aire efficace de cisaillementAv = 846 mm²§ (42a)
Résistance de l’âme à l’effort tranchantVEd ≤ VR/γM1η = 0.406 · VérifiéTaux d’utilisation : 41 %§ (41)

Comment ce module est vérifié

Contrôlé chiffre par chiffre au regard de la SIA 263:2013 et vérifié à l’aide de calculs indépendants utilisés sur des projets réels, avant sa publication.

Questions

Pourquoi les plats perdent-ils si peu sous l’effet de l’effort normal ?

Ils sont situés le plus loin de l’axe ; ils conservent donc presque toute leur contribution, tandis que l’âme reprend l’effort normal. Dans l’exemple de calcul, MN,Rd = 53.8 kN·m, contre (Mpl + Mpl,sem)/γM1 = 54.5 kN·m sans effort normal.

Quelle rigidité détermine l’amplification du moment ?

Celle du profilé seul. Dans l’exemple de calcul, 1/(1 − NEd/Ncr,y) = 1.083.

Quel abonnement comprend ce module ?

L’abonnement Basic, avec sa note de calcul.

Voir aussi

Norme : SIA 263:2013 · Page mise à jour : 28 octobre 2026