Alan JALIL — Directeur technique Structures Arcadis & Enseignant et animateur de formation continue — alan.jalil@estp.fr

Structures mixtes acier-béton — EC4/NA française

Utilitaires de vérification des structures mixtes acier-béton selon l'Eurocode 4 (NF EN 1994-1-1 + Annexe Nationale française) : poutres mixtes, dalles à bac collaborant et poteaux mixtes. Principe du matériau mixte : l'acier reprend la traction, le béton la compression, et la connexion (goujons) transmet le cisaillement de l'interface. Moteur EC4 partagé : catalogues acier (S235/355/460) et béton (C20/25→C50/60), coefficient d'équivalence n (court/long terme), résistance des goujons. Chaque module : entrées → taux de travail E_d/R_d → verdict feu tricolore.

Logique « taux de travail »

● VERT η ≤ 0,90 | ● ORANGE 0,90 < η ≤ 1,00 | ● ROUGE η > 1,00

Référentiel mobilisé

Référence	Domaine
NF EN 1994-1-1 + /NA	Règles mixtes — poutres, dalles, poteaux, connexion
NF EN 1993 + NF EN 1992 + /NA	Acier (γ_M0=1,0) et béton (α_cc=1,0, γ_c=1,5) constitutifs
γ_V = 1,25	Connecteurs (goujons) — résistance au cisaillement
EN 1994-1-2	Tenue au feu des éléments mixtes

A — Matériaux & bases

Matériaux mixtes & coefficient d'équivalence

Acier (S235/355/460, γ_M0=1,0), béton (α_cc=1,0, γ_c=1,5), armatures B500, goujons. Coefficient d'équivalence n : n₀ court terme, n_L long terme (fluage φ_t). Le socle de tous les modules.

§3 + NA · f_yd, f_cd, n₀/n_L

B — Poutres mixtes

Largeur efficace b_eff + classification

Largeur participante de la dalle b_eff = b₀ + Σb_ei (b_ei = L_e/8), classification de la section mixte (semelle/âme) — souvent plastique (classe 1/2).

§5.4.1.2 / §5.5 · b_eff, classe

Moment résistant plastique M_pl,Rd

Position de l'axe neutre plastique (dans la dalle / la semelle / l'âme — 3 cas) et moment résistant en connexion complète. F_a = A_a·f_yd vs N_c,f = 0,85·f_cd·b_eff·h_c.

§6.2.1.2 · ANP, M_pl,Rd

Connecteurs (goujons) & degré de connexion

Résistance d'un goujon P_Rd = min(cisaillement tige ; écrasement béton), réduction bac k_t, degré de connexion η = n·P_Rd/V_l,f, connexion partielle.

§6.6.3 / §6.6.1 · P_Rd, η, k_t

Effort tranchant V_pl,Rd + interaction M-V

Résistance au cisaillement reprise par l'âme acier (V_pl,a,Rd), interaction moment-tranchant (réduction de f_y au-delà de 0,5·V_pl,Rd).

§6.2.2 · V_pl,Rd, M-V

Flèches ELS (fluage, retrait, fissuration)

Flèche de la poutre mixte : section homogénéisée (n₀ court terme, n_L long terme), effet du retrait du béton et de la fissuration sur appui.

§7.3 · n₀/n_L, retrait

Phasage : étayé / non étayé

Construction non étayée : l'acier seul porte le poids du béton frais, la section mixte porte les charges ultérieures — cumul des contraintes par phase.

§5.4.2.4 · phases, cumul σ

C — Dalles mixtes (bac collaborant)

Dalle mixte — flexion

Bac acier collaborant : moment résistant plastique (traction du bac N_p, bloc de compression béton), bras de levier d_p − x/2. Connexion complète.

§9.7.2 · M_Rd dalle

Dalle mixte — cisaillement longitudinal

Résistance au glissement bac/béton : méthode m–k (coefficients d'essais), portée de cisaillement L_s. Souvent dimensionnant pour les dalles mixtes.

§9.7.3 · m–k, L_s

D — Poteaux mixtes

Poteau mixte — N_pl,Rd + flambement

Méthode simplifiée (§6.7.3) : N_pl,Rd (tube circulaire/rectangulaire rempli, profil enrobé), facteur δ, élancement relatif λ̄, (EI)_eff, courbe de flambement χ.

§6.7.3 · N_pl,Rd, λ̄, χ

Poteau mixte — interaction M-N

Courbe d'interaction N-M (points A–C–D–B) du tube rectangulaire rempli, lecture de M_Rd(N_Ed) et vérification M_Ed ≤ α_M·M_Rd.

§6.7.3.6 · courbe M-N, α_M

E — Tenue au feu (EN 1994-1-2)

Tenue au feu des éléments mixtes

Facteur de réduction des charges η_fi et niveau de charge μ_fi pilotant les données tabulées (bandes 0,28/0,47/0,66). Atout des sections mixtes (le béton protège l'acier).

EN 1994-1-2 · η_fi, μ_fi, tables

Extensions & limites

Hypothèses : analyse plastique des sections de classe 1/2 (poutres mixtes courantes), connexion par goujons soudés, β = α_cc = 1,0 (NA fr.). Le béton comprimé d'une section mixte est pris à 0,85·f_cd (EC4). Catalogues acier/béton à valeurs nominales — confirmer avec les certificats matière.

Quand ça ne suffit plus : sections de classe 3/4 (analyse élastique, voilement), connexion en zone de moment négatif (armatures tendues + voilement d'âme), traînage de cisaillement marqué, fatigue des goujons (ponts), analyse au second ordre des poteaux élancés → études dédiées (EC4-2 pour les ponts).

Mixte bois-béton : la construction mixte bois-béton (planchers TCC) relève de l'EC5 (Annexe B, méthode γ) et non de l'EC4 — voir le module dédié Plancher mixte bois-béton dans la section bois.

Modules liés : Charpente métallique — EC3, Béton armé — EC2/NA, Charpente bois — EC5.