WEB OPENING 360, ouverture d'âme dans une poutre
Passage de gaine ou de réseau à travers l'âme d'une poutre en I : l'ouverture, rectangulaire ou circulaire, centrée ou excentrée, se place sur la poutre que l'on décrit comme dans le module de poutre, schéma statique et charges. Le moment et l'effort tranchant concomitants au droit de l'ouverture sortent du même moteur d'analyse, et la section perforée est vérifiée par l'interaction cubique entre les deux : le moment maximal sur le module plastique amputé, le cisaillement maximal par la somme des capacités des deux tés. Un balayage cherche la position la plus défavorable. Deux contrôles indépendants tournent à chaque calcul, et c'est par eux qu'il faut commencer la lecture.
Les vérifications suivent l'AISC 360. Le référentiel, les méthodes qui n'en relèvent pas et le domaine d'emploi sont donnés plus bas.
Profil et acier
Travée
Charges de service
| Ponctuelle | x (m) | G (kN) | Q (kN) |
|---|---|---|---|
| 1 | |||
| 2 |
Une charge ponctuelle est prise en compte dès que sa position dépasse zéro. L'ouverture doit s'en tenir éloignée, la condition est testée.
Ouverture
L'ouverture circulaire se traite par son rectangle équivalent : hauteur réduite en flexion, longueur réduite en cisaillement.
Référentiel normatif
Les vérifications suivent ANSI/AISC 360, Specification for Structural Steel Buildings, American Institute of Steel Construction, unités SI. Les combinaisons d'actions suivent l'ASCE 7.
Hors code. Analyse. Méthode des déplacements, la même que le module de poutre : le code fixe les vérifications, pas la manière de résoudre la poutre. Interaction. L'interaction cubique entre moment et cisaillement, le module plastique amputé et les capacités des tés en fonction de leur élancement suivent la pratique américaine des ouvertures d'âme, celle des guides de conception, pas le texte du code. Rectangle équivalent. L'ouverture circulaire est convertie en rectangle équivalent, hauteur réduite en flexion, longueur réduite en cisaillement, conversion d'usage de la même pratique.
Domaine d'emploi. Ne sont pas traités, et donc pas justifiés ici : l'ouverture renforcée par plats horizontaux, les ouvertures multiples et leur entre-distance, la poutre mixte acier-béton, le déversement et les flèches, qui restent à vérifier par le module de poutre sur la section brute, le voilement des tés au-delà des bornes de proportion testées, la fatigue et la situation d'incendie.
Détail des vérifications
Conditions d'emploi testées
Section perforée et tés
Format de texte, mémento complet
Principe. Une instruction par ligne, le mot-clé d'abord. Une barre oblique en
début de ligne ouvre un commentaire. Les valeurs se donnent en CLE=valeur, dans
l'ordre que l'on veut. Point ou virgule décimale indifféremment. Unités : mètre
pour la travée et les positions, millimètre pour l'ouverture, kilonewton.
TITRE texte libre jusqu'à la fin de la ligne
PROFIL IPE 400 profil du catalogue
ACIER FY=355 limite d'élasticité en MPa
METHODE LRFD ou ASD
SCHEMA SIMPLE L=8.00 portée d'une travée
CONSOLE, ENCASTRE_APPUYE, BI_ENCASTRE, CONTINUE2, CONTINUE3
CHARGE G=10 Q=15 réparties, en kN/m
PONCTUELLE X=3.00 G=40 Q=60 position depuis l'origine, en kN
OUVERTURE FORME=RECT X=2.00 AO=300 HO=200 E=0
OUVERTURE FORME=CERCLE X=2.00 DO=200 E=0
Méthode. La poutre est résolue par la méthode des déplacements, cas permanent et cas variable séparés puis combinés, et le moment et l'effort tranchant sont lus au droit du centre de l'ouverture : c'est la concomitance réelle, pas l'enveloppe des maxima. La section perforée est vérifiée par l'interaction cubique : la somme des cubes des deux taux, flexion et cisaillement, doit rester sous l'unité, et le taux affiché en est la racine cubique. Le moment maximal se prend sur le module plastique amputé de la bande d'âme retirée, le cisaillement maximal par la somme des capacités des deux tés, chacune plafonnée à sa pleine capacité et réduite par l'élancement de l'ouverture.
Contrôle. Deux recoupements tournent à chaque calcul et sont affichés avant tout résultat : le moment et l'effort tranchant au droit de l'ouverture sont recalculés par les formules fermées du schéma, voie indépendante de la résolution matricielle, suspendue quand une charge ponctuelle est présente ; et les capacités de la section perforée sont récrites par une seconde voie puis encadrées par les capacités de la section brute, qu'elles ne peuvent pas dépasser. Ce sont des contrôles qui peuvent échouer : un bilan d'équilibre bouclerait ici par construction et ne dirait rien.
Convention. Le moment est compté positif quand la fibre inférieure est tendue, et tracé du côté de la fibre tendue ; l'excentrement de l'ouverture est compté positif vers le haut.
Domaine d'emploi. Une seule ouverture non renforcée dans une poutre en I laminée, âme et semelles compactes, à l'écart des appuis et des charges ponctuelles d'au moins une hauteur de poutre. Restent hors du champ, et ne sont donc pas proposés ici : renfort horizontal, ouvertures multiples, poutre mixte, déversement et flèches, fatigue et incendie.