Déversement

Qu'est-ce que le déversement et quelle en est la cause ?

Le déversement (LTB) est la déformation d'une poutre non maintenue latéralement sous l'effet des charges appliquées en dehors de son axe longitudinal – à la fois un déplacement latéral et une torsion.

Les poutres métalliques non maintenues sont des poutres dont la semelle comprimée est libre de se déplacer (ou de se déplacer latéralement) et de tourner. Si l'on applique cette théorie à une poutre simplement appuyée, alors la semelle comprimée est la semelle supérieure. Lorsque cette semelle fléchit latéralement, la semelle tendue tente de maintenir la poutre droite et crée des forces « de rappel » dues à la flexion latérale de la poutre. Cependant, ces forces seules ne peuvent pas maintenir la poutre droite. La résistance de la poutre au déversement est déterminée par les forces de rappel et la composante latérale des efforts de traction dans la semelle tendue.

L'interaction entre les semelles comprimée et tendue force une poutre non maintenue à se tordre. La résistance à cette torsion dépend de la résistance à la torsion de la section de la poutre. Les poutres avec des épaisseurs de semelle importantes, par exemple, ont une résistance à la torsion supérieure à celles ayant des épaisseurs de semelle plus faibles, pour une hauteur donnée. Il existe d'autres sections offrant également une résistance supérieure (RHS/SHS), souvent utilisées dans des situations nécessitant des portées assez importantes pour reprendre la charge verticale (par exemple, des ouvertures avec des portes pliantes) qui sont sujettes à des effets de force hors plan.

Pour voir comment la rupture par déversement se propage, regardez cette vidéo.

Quels facteurs influencent le déversement ?

Il existe trois facteurs principaux :

1. L'emplacement de la charge appliquée
2. La distribution du moment fléchissant
3. Les conditions d'appui aux extrémités

Emplacement des charges appliquées

L'effet du déversement est régi par la distance entre l'emplacement de la charge appliquée et le centre de cisaillement de la section de la poutre.  La section est plus sujette au déversement si la charge est appliquée au-dessus du centre de cisaillement.  L'effet est moindre si la charge est appliquée au niveau du centre de cisaillement, et si elle est appliquée en dessous, la poutre a peu de chances de subir un déversement.

[Aparté] Le centre de cisaillement est un point de la section de la poutre où les charges appliquées ne provoquent pas sa torsion.  Il dépend de la section transversale. Le centre de cisaillement et le centre de gravité d'une section symétrique sont identiques.  Ils peuvent ne pas coïncider sur une section non symétrique. Il y a un peu de mathématiques impliquées dans le calcul du centre de cisaillement pour une section donnée, mais heureusement, les ingénieurs utilisent des logiciels et disposent de tableaux auxquels ils peuvent se référer !

La distribution du moment fléchissant

Une section soumise à un moment fléchissant uniforme sur toute sa longueur a une résistance au flambement inférieure par rapport à une distribution de moment fléchissant différente.

Conditions d'appui aux extrémités

La résistance au déversement d'une section de poutre augmente à mesure que les appuis d'extrémité deviennent plus encastrés. Considérons une poutre reposant sur une semelle d'appui par rapport à une poutre encastrée dans un mur en béton. Cette dernière présente un encastrement plus important aux extrémités que la première. L'une est libre de tourner, l'autre non.

Considérations de conception

Fournir un maintien latéral efficace peut considérablement réduire la taille de la poutre. Le maintien peut être pleinement assuré par l'action mixte d'une dalle en béton. Un maintien partiel peut être obtenu à l'aide de poutres intermédiaires.  Un contreventement – de dimension suffisante et correctement positionné – peut également être utilisé.

Tout cela est très bien pour le dimensionnement des éléments, mais qu'en est-il de la conception des assemblages ?

Les réactions réelles restent les mêmes indépendamment du maintien contre le déversement, mais l'élément bénéficie d'un encastrement supplémentaire grâce à ce maintien.  Si nous ignorions ce fait, la conception de l'assemblage serait surestimée.

Dans la nouvelle version d'IDEA StatiCa (version 22.0), nous avons introduit une nouvelle opération – Maintien contre le déversement – permettant à nos utilisateurs de prendre en compte cet aspect s'ils le souhaitent.

Trouvez plus d'informations sur la fonctionnalité Maintien contre le déversement. Cette opération évite la torsion de l'élément dans l'assemblage et permet une conception plus économique tout en maintenant la sécurité requise.