Pied de Poteau Encastrés

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NCCI : Calcul d'assemblages de pieds de poteaux encastrs

NCCI : Calcul d'assemblages de pieds de poteaux encastrs SN043a-FR-EU

NCCI : Calcul d'assemblages de pieds de poteaux encastrsCe NCCI fournit les rgles relatives au calcul d'assemblages de pieds de poteaux encastrs. Ces rgles se contentent de couvrir la conception et le calcul d'assemblages symtriques avec plaque d'assise non raidie de pieds de poteaux en I soumis un effort normal, un effort tranchant et un moment flchissant autour de l'axe de forte inertie du poteau. La conception d'une bche de cisaillement, le cas chant, est couverte par le document SN021. Les rgles donnes peuvent facilement tre largies aux pieds d'autres types de poteaux.

SommaireCr le mercredi 22 septembre 2010 Ce contenu est protg par des droits d'auteur - tous droits rservs. L'usage de ce document est soumis aux termes et conditions du contrat de licence d'Access Steel

1. 2. 3. 4. 5.

Introduction Paramtres Modle de calcul et ses limites dutilisations Premier calcul : Dimensionnement d'une plaque d'assise pour le chargement au pied d'un poteau de section donne Deuxime calcul : Dtermination des rsistances de calcul d'une plaque d'assise donne

2 4 5 9 13

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1.

Introduction

Ce NCCI couvre le calcul de pieds encastrs des poteaux en I transmettant un effort normal, un effort tranchant et un moment flchissant. La plaque d'assise rectangulaire est soude au poteau de manire symtrique pour qu'elle dborde de tous cts au-del des bords externes de la semelle du poteau (voir la Figure 1.1). Des ranges de boulons d'ancrage, perpendiculaires par rapport l'axe de forte inertie du poteau, sont places symtriquement par rapport l'axe faible du poteau. Il est possible de poser la plaque d'assise de manire excentrique sur les fondations en bton. En pratique, les deux cas de calcul suivants se prsentent : 1.Cr le mercredi 22 septembre 2010 Ce contenu est protg par des droits d'auteur - tous droits rservs. L'usage de ce document est soumis aux termes et conditions du contrat de licence d'Access Steel

Les dimensions de la section du poteau, ainsi que l'effort normal, l'effort tranchant et le moment de calcul concomitants sont connus. Il reste dterminer les dimensions de la plaque d'assise et des boulons d'ancrage requises. Les dimensions de la section du poteau, de la plaque d'assise et des fondations d'une structure particulire sont connues. Il est obligatoire de vrifier que l'assemblage peut rsister de faon scuritaire aux diffrentes combinaisons d'effort axial, d'effort tranchant et de moment flchissant qui se prsentent. 4 et 5

2.

Les procdures de calcul relatives ces deux cas figurent aux Sections respectivement.

Tout en notant plus particulirement l'importance de la relation intrinsque qui existe entre les valeurs de calcul du moment flchissant et de l'effort normal concomitant, la dtermination, de manire satisfaisante, des caractristiques fondamentales des composants de l'assemblage (c'est--dire la rsistance entre le scellement et la fondation, la surface et l'paisseur de la plaque d'assise, les dimensions et l'emplacement des boulons d'ancrage), il est gnralement ncessaire de vrifier sparment tous les composants de l'assemblage pour les efforts et les moments concomitants rsultant d'un certain nombre de cas de combinaisons de charge agissant sur la structure. La rsistance l'effort tranchant de l'assemblage avec plaque d'assise est couverte par le document SN037 et, si la rsistance par frottement est insuffisante, par le document SN043. L'effort tranchant n'est pas considr comme ayant un effet sur la rsistance de l'assemblage l'action combine d'un effort normal et d'un moment flchissant. La rigidit de l'assemblage avec plaque d'assise est obtenue en utilisant le document SN045.

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1 5 2 3 4

df

bp

bf

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hp

hf

Lgende : 1. Poteau en I 2. Plaque d'assise 3. Scellement 4. Fondations en bton 5. Boulon d'ancrage

Figure 1.1

Assemblages types de pied de poteau avec plaque d'assise encastrs

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2.

ParamtresParamtresDfinition Dfinition As Ft,Rd Ft,bond,Rd Aire de la section d'un boulon d'ancrage. Rsistance de calcul la traction de la section d'un boulon d'ancrage. Rsistance de calcul l'adhrence d'ancrage d'un boulon d'ancrage.

Tableau 2.1

beff c eN

Largeur efficace de la semelle de tronon en T quivalent. Largeur dappui additionnelle (en dehors du primtre de la section du poteau). Excentricit de la charge normale participante exprime par le rapport MEd/NEd, du moment appliqu MEd et de leffort axial concomitant NEd Largeur, longueur et profondeur de la fondation. Limite dlasticit du boulon d'ancrage.

bf, hf, dfCr le mercredi 22 septembre 2010 Ce contenu est protg par des droits d'auteur - tous droits rservs. L'usage de ce document est soumis aux termes et conditions du contrat de licence d'Access Steel

Ft,anchor,Rd

Rsistance de calcul d'un boulon d'ancrage tendue = min(Ft,Rd: Ft,bond,Rd).

fyb

FT,l,Rd

Rsistance de calcul la traction du tronon en T quivalent.sous la range de boulons d'ancrage situe du ct gauche. Rsistance de calcul la traction du tronon en T quivalent.sous la range de boulons d'ancrage situe du ct droit. Rsistance de calcul la compression du tronon en T quivalent. sous la semelle comprime situe du ct gauche. Rsistance de calcul la compression du tronon en T quivalent.sous la semelle comprime situe du ct droit. Longueur du boulon d'ancrage soumise un allongement de traction. Moment de calcul appliqu par le poteau (positif si dans le sens des aiguilles d'une montre) l'assemblage de pied, en conjonction avec NEd. Moment rsistant de calcul de l'assemblage de pied de poteau pour une excentricit participante donne, eN = MEd/NEd de la charge normale NEd = Nj,Rd. Effort de calcul de la compression axiale (positif si de traction) au pied de poteau, en conjonction avec le moment MEd. Rsistance de calcul l'effort normal de calcul du pied de poteau une excentricit participante de eN = MEd/NEd = Mj,Rd/Nj,Rd.

fyp

Limite d'lasticit de la plaque d'assise.

FT,r,Rd

fjd

Rsistance de calcul lcrasement du matriau de scellement. Rsistance de calcul la compression du bton conforme l'EN 1992-1-1. Largeur et paisseur de la semelle, paisseur et hauteur de l'me d'un poteau en I. Largeur, longueur et paisseur de la plaque d'assise. Longueur efficace de la semelle de tronon en T quivalent.

FC,l,Rd

fcd

FC,r,Rd

bfc, tfc, twc, hc bp, hp, tp

LBB

MEd Mj,Ed Mj,Rd

leff

m, n, e

Paramtres gomtriques de la semelle de tronon en T quivalent. Coefficient partiel sur la rsistance la flexion de la plaque d'assise. Bras de levier entre l'effort du ct gauche et l'effort du ct droit induits sur l'assemblage du pied du poteau la fondation. Distance sparant l'axe de forte inertie du poteau d'une range de boulons d'ancrage situe du ct droit. Distance sparant l'axe de forte inertie du poteau d'une range de boulons d'ancrage situe du ct gauche. Distance sparant l'axe de forte inertie du poteau du centre de compression du tronon en T quivalent situe du ct gauche. Distance sparant l'axe de forte inertie du poteau du centre de compression du tronon en T quivalent. situe du ct droit.

NEd Nj,Ed Nj,Rd

M0

z

zT,r

zT,l

zC,l

zC,r

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3.3.1

Modle de calcul et ses limites dutilisationsModle de calcul

Le modle de calcul pour un assemblage de pied de poteau avec plaque d'assise encastr soumis l'action combine d'un effort normal et d'un moment flchissant s'exerant par rapport l'axe de forte inertie du poteau est donn au 6.2.8 de l'EN 1993-1-8. Les rpartitions de sollicitations les plus habituelles dans un assemblage de pied de poteau encastr, illustres aux Figure 3.1 a), b) et c) respectivement, sont les suivantes : Compression de part et d'autre de l'assemblage due une charge de compression axiale dominante combine Cr le mercredi 22 septembre 2010 Ce contenu est protg par des droits d'auteur - tous droits rservs. L'usage de ce document est soumis aux termes et conditions du contrat de licence d'Access Steel

- soit un moment dans le sens des aiguilles d'une montre - soit un moment dans le sens inverse des aiguilles d'une montre Traction sur le ct gauche et compression sur le ct droit dues un moment dominant dans le sens des aiguilles d'une montre combin - soit un effort axial de compression - soit un effort axial de traction (pousse ascendante) Compression sur le ct gauche et traction sur le ct droit dues un moment dominant dans le sens inverse des aiguilles d'une montre combin - soit un effort axial de compression - soit un effort axial de traction (pousse ascendante) Dans les formules de calcul donnes au Tableau 6.7 de l'EN 1993-1-8, une distinction est faite entre les deux derniers cas, qui permet d'utiliser des paramtres, des symboles et une convention de signe facilitant l'tude d'assemblages non symtriques soumis des cas de sollicitation multiples. Un autre cas de rpartition de sollicitations avec traction des deux cts de l'assemblage (Figure 3.1d)), o une charge de traction axiale est dominante, vient complter les possibilits thoriques des rpartitions de sollicitations. Bien qu'il ne soit pas habituel qu'une traction s'exerce sur l'ensemble d'un pied de poteau encastr dans des btiments ordinaires, c'est chose possible au niveau des barres verticales de contreventements ncessaires pour transmettre des charges latrales leves (par exemple dans des btiments industriels o oprent des appareils de levage ou dans des btiments soumis des charges sismiques importantes). Un modle mcanique simplifi est adopt ; ce modle envisage que l'effort de raction ventuel exerc sur un ct donn de l'assemblage, quel qu'il soit, peut tre soit un effort de traction exerc dans une range de boulons d'ancrage unique, soit un effort de compression exerc sur l'assemblage de la fondation sur une surface d'appui centre sous la semelle du poteau. La rsistance de calcul du composant critique de l'assemblage (tronon en T quivalent, comprim ou tendu) dtermine le moment rsistant de calcul qui agit concomitamment avec l'effort normal donn. Les formules donnes au Tableau 6.7 de l'EN 1993-1-8 sont drives de l'quilibre entre la combinaison applique du moment et de l'effort normal et des efforts de raction induits sur la Page 5

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plaque d'assise. Elles couvrent chacun des quatre scnarios de rpartition de charge envisageables et distincts pour la configuration de base de l'assemblage de pied de poteau avec plaque d'assise illustr la Figure 3.1.M N M N

a)M

b)M N N

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c)

d)

Lgende : a) b) b) d) Compression sur les deux cts de l'assemblage Compression sur le ct droit et traction sur le ct gauche Compression sur le ct gauche et traction sur le ct droit Traction sur les deux cts de l'assemblage (cas rare)

Figure 3.1

Rpartition des sollicitations

3.2

Rsistance de calcul

Pour le ct comprim d'un assemblage, l'approche de base adopte en matire de conception et de calcul consiste veiller ce que les contraintes rsistantes exerces sous la plaque d'assise ne dpassent pas la rsistance de calcul du matriau de scellement de la fondation et qu'elles n'entranent pas non plus une flexion excessive de la plaque d'assise. Le modle de calcul suppose que la rsistance est assure par l'un ou par les deux tronons en T quivalents comprims sous les semelles du poteau, selon que la compression s'exerce sur une partie de la plaque d'assise du poteau, comme dans le premier cas, ou sur l'ensemble de la plaque d'assise du poteau comme dans le deuxime cas, ainsi que le montre la Figure 3.1. Pour un tronon en T comprim, on suppose que les contraintes d'appui sont rparties uniformment sur la surface du tronon en T centre sous la semelle de poteau, comme le montre la Figure 3.2. Dans l'approche simplifie donne dans l'EN 1993-1-8 pour la conception et le calcul d'assemblages de pied de poteau transmettant un moment flchissant, Page 6

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aucun effort de compression susceptible d'tre transfr travers un tronon en T quivalent sous l'me du poteau comprim n'est directement pris en compte. Dans ce NCCI, il est fait rfrence au document SN037 pour la rsistance de calcul des tronons en T comprims.

3.3 Rsistance la traction d'une range de boulons d'ancrageLe modle de calcul pour une range de boulons d'ancrage tendue est similaire celui d'une range de boulons d'un assemblage avec platine d'extrmit transmettant un moment. En consquence, l'approche adopte en matire de calcul consiste veiller ce que l'effort de traction qui s'exerce dans la range de boulons d'ancrage ne dpasse aucune des deux rsistances suivantes :Cr le mercredi 22 septembre 2010 Ce contenu est protg par des droits d'auteur - tous droits rservs. L'usage de ce document est soumis aux termes et conditions du contrat de licence d'Access Steel

La rsistance de calcul la traction du tronon en T quivalent tendue de la plaque d'assise. Cela ncessite de prendre en compte les trois modes de ruine du tronon en T tendue de base, identifis au Tableau 6.2 de l'EN 1993-1-8. Le cas chant, il faudra envisager de remplacer les modes 1 et 2 par un mode unique (voir Tableau 6.2 de l'EN 1993-1-8). Ce mode est envisageable si l'effet de levier disparat avec la perte de contact entre le bord de la plaque d'assise et la fondation en raison de l'allongement du boulon d'ancrage. Au besoin, c'est--dire pour des ranges de boulons d'ancrage comprises entre les semelles du poteau, la rsistance de calcul en traction du composant du tronon en T sous lme du poteau. L'approche adopte en matire de calcul est identique celle adopte pour une range de boulons d'une platine d'extrmit, l'exception prs qu'au moment de dterminer la rsistance du boulon d'ancrage tendu, il est galement ncessaire d'envisager que la rsistance l'adhrence d'ancrage peut s'avrer plus critique. Dans le modle mcanique simplifi, la rsistance la traction est prsente pour le cas o il n'existe qu'une seule range de boulons d'ancrage. Pour permettre d'appliquer directement les rgles de calcul donnes pour le cas de ranges de boulons d'ancrage situes de part et d'autre de la semelle du poteau, il est recommand d'utiliser une seule range dont la rsistance totale la traction est quivalente aux deux ranges agissant ensemble au niveau du centre de gravit. Il n'est pas recommand d'envisager que d'autres ranges que celles situes autour des semelles du poteau contribuent la rsistance d'un pied de poteau encastr soumis un moment combin un effort axial.

3.4

Limites dutilisation

Les rgles de calcul prvues se limitent aux applications concernant les types de plaques d'assise de poteaux non raidies illustres la Figure 1.1 soumises l'action combine d'un effort axial et d'un moment flchissant agissant uniquement par rapport l'axe de forte inertie du poteau. Ces rgles couvrent le cas de deux boulons d'ancrage par range. L'EN 1992-1-1 ne prvoit pas de rgles de calcul pour la rsistance l'ancrage d'adhrence de barres lisses. Il est galement jug que les rgles prvues pour les plis et les crochets des barres non lisses ne devraient pas tre appliques aux barres lisses. Aucune rgle n'est donne pour la conception et le calcul de boulons d'ancrage, telles qu'avec des plaques d'ancrage ou Page 7

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des ttes spciales. Ces questions peuvent faire l'objet de dispositions particulires dans les Annexes Nationales. Dans le prsent NCCI, la longueur d'ancrage de base de calcul des boulons d'ancrage lisses est considre comme tant celle d'une barre non lisse divise par un facteur de 2,25. Ce calcul est conforme quelques-unes des rgles nationales existantes relatives au bton arm et des avant-projets initiaux pour l'Eurocode 2. Il faut noter que d'aprs le 6.2.6.12(5) de l'EN 1993-1-8, la limite d'lasticit de l'acier pour des barres d'ancrage plies ou crochet ne doit pas dpasser 300 N/mm.1 NEd 2 MEd 3

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la

FT,l

FC,r

zT,l z

zC,r4

c tfc c

c tfc c

c 5 6 beff,c

c 6 5 beff,c

c 2 3 2 zT,l z z zC,r 3

zT,l

zC,r

Lgende : 1 L'effort normal et le moment qu'exerce le poteau sur l'assemblage de pied de poteau avec plaque d'assise sont illustrs comme agissant dans le sens positif, tel que dfini dans l'EN 1993-1-8, c'est--dire que les efforts normaux de traction sont positifs et que les moments positifs agissent dans le sens des aiguilles d'une montre. Ct gauche de l'assemblage avec plaque d'assise lorsque les boulons d'ancrage sont tendues : le tronon en T quivalent, form de la plaque d'assise et de la range de boulons d'ancrage, rsiste l'effort de traction. Ct droit de l'assemblage avec plaque d'assise lorsqu'elle est comprime : l'assemblage de la fondation offre une rsistance sur le dessous du tronon en T de la plaque d'assise, lequel agit en flchissant la semelle du poteau. Bras de levier entre l'effort de traction qui s'exerce dans les boulons d'ancrage et l'effort de compression qui s'exerce sous la plaque d'assise. Boulons d'ancrage. Surface du tronon en T comprime.

2 3 4 5 6

Figure 3.2

Compression et traction des boulons d'ancrage induites par l'effort normal et le moment flchissant

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4.

Premier calcul : Dimensionnement d'une plaque d'assise pour le chargement au pied d'un poteau de section donneChoix du type de plaque d'assise

4.1

Il est recommand que les plaques d'assise soient du type projection tendue et soient suffisamment larges pour permettre de poser une range de boulons d'ancrage sur la projection, de part et d'autre du poteau. La rsistance adquate la compression s'en trouve ainsi facilite et, en augmentant le bras de levier entre les zones comprimes et tendues, les besoins de rsistance mcanique sur les boulons d'ancrage tendus peuvent ainsi tre rduits. Le dimensionnement d'un assemblage avec plaque d'assise symtrique est prsent ci-aprs. Un type de pied projection tendue est utilis, comme le montre la Figure 4.1, avec des boulons d'ancrage disposs sur une seule range sur la partie allonge de la plaque d'assise ou disposs sur deux ranges, de part et d'autre de la semelle. Chaque range comporte deux boulons d'ancrage placs symtriquement par rapport l'axe faible du poteau.hc 1 mx ex w bp 3

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tfc

1 e m m e m2 3 e m m bp 2 e

m2

3

mx ex

Lgende : 1. Semelle du poteau 2. Ame du poteau 3. Plaque d'assise du poteau

Figure 4.1

Paramtres gomtriques pour le tronon en T quivalent tendu

4.2

Choix des matriaux

Il est ncessaire de choisir la classe du bton, l'acier de la plaque d'assise et la classe des boulons d'ancrage. Pour des btiments types, il est pratique courante dans certains pays de recommander des boulons d'ancrage de classe 4,6, alors qu'ailleurs des boulons d'ancrage Page 9

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platine d'extrmit de classe 8,8 sont devenues plus habituels. L'acier de la plaque d'assise n'est pas forcment de la mme nuance que celui du poteau.

4.3

Estimation des efforts maximums de compression et de traction exercs sur la fondation

En tenant compte de l'ensemble des diverses combinaisons deffort axial et de moment flchissant (NEd, MEd) au niveau du pied de poteau, les expressions suivantes donnent des estimations de l'effort de compression maximal et de l'effort de traction maximal qui s'exercent sur la fondation : compression max(FC,Ed ) : valeur maximale pour FC,Ed = traction max(FT,Ed ) : valeur maximale FT,Ed = M Ed N Ed hc tfc 2

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M Ed N + Ed hc tfc 2

Remarque : Bien que les expressions ci-dessus donnent les valeurs absolues pour les deux efforts, c'est le signe de la charge axiale NEd (positif en cas de traction, ngatif en cas de compression) qui doit tre utilis pour celles-ci. Pour simplifier la notation NEd, MEd, NRd, et MRd sont crits pour N j,Ed, Mj,Ed, Nj,Rd et Mj,Rd respectivement.

4.4

Dimensionnement de la plaque d'assise pour l'effort de compression de l'assemblage maximal estim

Pour dimensionner la plaque d'assise, il convient dappliquer la procdure vise la Section 4 du document SN037, en supposant que la charge de compression axiale est Nj,Ed = 2 max(FC, Ed.) Une plaque d'assise projection tendue est choisie ds le dbut de la procdure. Les valeurs pour les dimensions dans le plan de la plaque d'assise (bp, hp) et l'paisseur de la plaque (tp) sont obtenues.

4.5

Dimensionnement de l'paisseur de la plaque d'assise et des boulons d'ancrage pour l'effort de traction d'assemblage maximal estimRsistance la traction axiale d'un boulon d'ancrage

4.5.1

Rsistance l'adhrence d'ancrage et rsistance la traction des boulons d'ancrage Au moment de considrer les modes de ruine d'un tronon en T quivalent tendu, il est ncessaire de prendre la rsistance de calcul d'un boulon d'ancrage tendu comme tant la moindre des deux valeurs suivantes : Rsistance de calcul l'adhrence d'ancrage (en supposant que de bonnes conditions d'adhrence existent) : o Diamtre de la tige 32 mm : Ft,bond,Rd = 1 (lb f bd ) , 2,25 Page 10

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o

Diamtre de la tige > 32 mm : Ft,bond,Rd =

(132 ) / 100 ( lb f bd ) . 2,25

o lb est la longueur d'ancrage de base du boulon d'ancrage (en partant de la surface infrieure du scellement dans la fondation) et o fbd est la rsistance de calcul ladhrence du bton (8.4.2(2) de l'EN 1992-1-1). Remarque : L'EN 1992-1-1 prvoit des rsistances de calcul ladhrence uniquement pour des barres non lisses. Le prsent NCCI suppose que la valeur de calcul pour une barre lisse est la valeur donne au 8.4 de EN 1992-1-1 (c'est--dire la valeur de calcul pour une barre non lisse du mme diamtre, encastre dans du bton similaire et dans des conditions similaires) divise par 2,25. Il est possible que l'Annexe Nationale pertinente apporte de plus amples conseils. rsistance de calcul la traction de la section du boulon d'ancrage Ft,Rd =

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Mb,traction

0,9 f ub As

L'annexe A du prsent NCCI donne la rsistance de calcul ladhrence d'ancrage pour des diamtres de boulons d'ancrage de classe 4,6 frquemment utiliss comme fonction de la longueur d'ancrage de base pour du bton de fondation type. Il est ncessaire de rduire la profondeur d'ancrage dans la fondation en cas d'utilisation de boulons d'ancrage plis ou crochet. Toutefois, l'EN 1993-1-1 ne fournit pas la longueur d'ancrage d'adhrence quivalente pour des plis et des crochets de barres lisses, et il est donc ncessaire d'adopter d'autres rgles pour y pourvoir, comme celles qui existent dans les normes nationales ou dans les recommandations reconnues sur le plan international. Pour choisir dfinitivement les dtails des boulons d'ancrage, tout particulirement ceux en matire d'ancrage, il est ncessaire de connatre la profondeur de la fondation. La rsistance de calcul dun boulon d'ancrage unique Ft, anchor, Rd est prise comme tant gale :Ft,anchor,Rd = min [Ft,bond,Rd ; Ft,Rd ]

Taille des boulons d'ancrage On suppose qu'une range de boulons d'ancrage sur la projection de la plaque d'assise sera adquate. Pour empcher la dfaillance du boulon d'ancrage (mode 3), la rsistance des boulons d'ancrage de la classe choisie doit satisfaire la condition suivante : 2Ft,anchor,Rd max(FT,Ed) Comme une premire estimation, il est suppos que la rsistance complte la traction de la 0,9 f ub As section du boulon d'ancrage peut tre atteinte : Ft,anchor,Rd = . La section de boulon

M2

requise est donne comme suit : As FT,Ed ( d'ancrage. Page 11

M21,8 f ub

) partir de quoi il est possible d'obtenir le diamtre du boulon

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Deux ranges de boulons d'ancrage Si une range de boulons d'ancrage de la taille disponible ne convient pas, il faut alors dcider d'utiliser deux ranges de boulons d'ancrage (soit quatre boulons d'ancrage de section As). La section du boulon d'ancrage devient alors : As FT, Ed (

M23,6 f ub

)

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Il est indispensable de vrifier cette dernire hypothse quant la rsistance la traction du boulon d'ancrage au moment d'tablir les dtails dfinitifs des longueurs d'ancrage d'adhrence. Le fait que le projeteur soit expriment en terme de conception de fondation standard et qu'il connaisse les pratiques de construction d'une rgion donne l'aidera choisir un boulon d'ancrage adapt. S'il n'est pas possible de garantir un ancrage complet pour tout diamtre ou toute classe donns de boulon d'ancrage, il convient alors dadopter une rsistance infrieure la rsistance de calcul la traction de la section.

4.5.2

Rsistance de calcul d'un tronon en T quivalent tendu avec une range de deux boulons d'ancrage

Epaisseur de la plaque d'assise Il se peut que l'paisseur de la plaque d'assise tp obtenue pour la conception et le calcul de la plaque d'assise comprime ne soit pas adquate. A partir de la rsistance en mode 1 (mcanisme plastique complet), on obtient l'estimation suivante de l'paisseur de la plaque (voir Figure 4.1 pour obtenir les paramtres) : Une range de boulons d'ancrage : tp FT, Ed M0 f yp 2 FT, Ed M0 f yp 4

Deux ranges de boulons d'ancrage : tp

4.6

Vrification de l'assemblage avec plaque d'assise encastre

Les vrifications de rsistance de calcul donnes la Section 5 ci-dessous doivent tre effectues, en modifiant si ncessaire les dimensions de la plaque d'assise et/ou des boulons d'ancrage.

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5.

Deuxime calcul : Dtermination des rsistances de calcul d'une plaque d'assise donneType d'assemblage

5.1

Il est suppos ci-dessous que l'assemblage est symtrique, avec une ou deux ranges de boulons d'ancrage (deux par range) de part et d'autre de l'assemblage (voir Figure 5.1). Remarque : Pour un assemblage symtrique, les distances z T,l = z T,r = z T et z C,l = z C,r = zC.c tfc c c tfc c

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c beff,c

c

beff,c

c zT,l z z zC,r

zT,l

zC,r

Figure 5.1

Compression et traction de boulon d'ancrage induites par l'effort normal et le moment appliqus

5.2

Vrification de la rsistance des boulons d'ancrageFt,anchor,Rd = min[Ft,bond,Rd ; Ft,Rd ]

La rsistance de calcul la traction d'un boulon d'ancrage, Ft,anchor,Rd, s'obtient partir de 4.5.1 ci-dessus :

5.3

Dtermination de la rsistance la compression axiale

Se rfrer la Section 5 du document SN037 pour obtenir la rsistance la compression axiale de l'assemblage. Cette valeur est valable lorsque le moment appliqu concomitant est nul. Elle donne une premire indication des combinaisons possibles (NEd, MEd) auxquelles l'assemblage peut tre soumis. Il convient de noter que si une partie de la compression axiale est transfre par le biais d'un tronon en T quivalent sous l'me du poteau, la rsistance obtenue sera suprieure la somme des rsistances pour les deux tronons en T sous les semelles du poteau comprims. Dans le modle simplifi de l'EN 1993-1-8, la rsistance en compression axiale se rduit cette dernire valeur lorsque le moment appliqu est nul. Page 13

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La rsistance de chaque tronon en T sous la semelle comprim s'exprime ici comme tant FC,Rd. La rsistance la compression axiale est alors donne comme tant : NC,Rd = -(2 FC,Rd), le signe ngatif indiquant que la charge est de compression.

5.4

Dtermination de la rsistance leffort axial de traction

La rsistance la traction des ranges de boulons d'ancrage situes de part et d'autre de l'assemblage est obtenue. Longueurs participantes du tronon en T quivalent Les modes de ruine possibles d'un tronon en T quivalent tendu sont illustrs sous forme de schmas la Figure 5.2. La longueur participante du tronon en T est la suivante (voir Figure 4.1 pour obtenir la dfinition des paramtres gomtriques) : Range extrieure de boulons d'ancrage : o o Mcanisme circulaire : leff,cp = min[( 2 m); ( mx + w), ( mx + 2e)] Mcanisme non circulaire : leff,nc = min[ 0,5bp ; ( 4m + 1,25ex ); (e + 2mx + 0,625ex ); (0,5w + 2mx + 0,625ex )] Longueur participante du tronon en T pour le premier mode : leff,1 = min(leff,cp : leff,nc ) Longueur participante du tronon en T pour le deuxime mode : leff,2 = leff,nc Range intrieure de boulons d'ancrage : o o Mcanisme circulaire : leff,cp = 2 m Mcanisme non circulaire : leff ,nc = ( 4m + 1,25e) Longueur participante du tronon en T pour le premier mode : leff,1 = min(leff,cp : leff,nc ) Longueur participante du tronon en T pour le deuxime mode : leff,2 = leff,nc Pour le mode spcial indiqu la Figure 5.2 e), la longueur du tronon en T est celle donne ci-dessus pour le premier mode.

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Ft m e

Ft m e Ft n a) b) Ft e) n

Ft

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c)Lgende : a) b) c) d) e)

d)

Mcanisme plastique complet (premier mode de ruine), Mcanisme plastique partiel avec ruine du boulon d'ancrage (deuxime mode de ruine), Ruine du boulon d'ancrage (troisime mode de ruine), Plastification de l'me tendue (quatrime mode de ruine), Ruine par plastification en flexion de la semelle conjointement avec la sparation de la plaque d'assise de la fondation du fait de l'allongement du boulon d'ancrage (effort de levier annul). Ce mode de ruine remplace les premier et deuxime modes de ruine.

Figure 5.2

Modes de ruine possibles pour un tronon en T quivalent tendu

Le mode de ruine spcial qui remplace les premier et deuxime modes n'est envisageable que lorsque la condition suivante relative la longueur du boulon d'ancrage est satisfaite :8,8 As Lb > L = b leff,1 m tp 3

o la distance m est celle illustre la Figure 5.2 et la longueur participante du tronon en T leff est dtermine ci-dessus. Rsistance du tronon en T quivalent tendu Il faut dterminer la rsistance du tronon en T quivalent tendu pour la range de boulons d'ancrage. La rsistance de calcul d'une range de boulons d'ancrage correspondra la plus petite des valeurs des modes de ruine illustrs par la Figure 5.2. Au moment de considrer les modes de ruine d'un tronon en T tendu, la rsistance de calcul la traction d'un boulon d'ancrage tendu doit tre prise Ft, anchor, Rd. La rsistance la flexion de la rotule plastique est obtenue par : M pl,Rd = leff mpl,Rd = leff Cette valeur peut diffrer entre le premier (avec leff,1 ) et le deuxime mode (avec leff,2 ). Page 152 tp f y

4 M0

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La valeur de la rsistance d'un tronon en T tendu Ft,Rd est prise comme tant gale la plus petite des rsistances suivantes, le cas chant : Mode 1 : Mcanisme plastique complet : Ft,1,Rd = Mode 2 : Mcanisme plastique partiel : Ft,2,Rd = min(e;1,25m) Mode 1-2 : Si la condition ncessitant l'adoption d'un mode spcial est satisfaite, les rsistances pour les modes 1 et 2 sont remplaces par o : Ft,1/2,Rd =Cr le mercredi 22 septembre 2010 Ce contenu est protg par des droits d'auteur - tous droits rservs. L'usage de ce document est soumis aux termes et conditions du contrat de licence d'Access Steel

4 M pl,Rd,1 m

2M pl,Rd,2 + 2nFt,anchor,Rd m+n

,n=

2M pl,Rd,1 m

.

-

Mode 3 : Ruine du boulon d'ancrage Ft,3, Rd = 2Ft, anchor, Rd Mode 4 : Plastification de l'me tendue pour les ranges intrieures de boulons f d'ancrage : Ft,wc,Rd = beff,t,wct wc y,wc

M0

La rsistance de toutes les ranges de boulons d'ancrage prsentes est calcule. La rsistance de calcul pour le ct tendu est prise comme tant gale : FT,Rd = Ft,Rd Le signe de sommation permet de considrer le fait d'avoir soit une, soit deux range(s) de boulons d'ancrage de part et d'autre de l'assemblage. Rsistance la traction axiale de l'assemblage La rsistance la traction axiale de l'assemblage symtrique est donne comme suit : NT,Rd = 2 FT,Rd qui n'est valable que lorsque le moment concomitant est nul.

5.5

Rsistance la flexion

Si leffort axiale est nul, le moment rsistant de l'assemblage symtrique est donn comme tant la moindre des deux valeurs suivantes : M0,Rd = min ( z FT,Rd : z FC,Rd), o le bras de levier z = zT + zC

5.6

Cas d'une combinaison de charge donne

Lorsque la vrification ne consiste qu' s'assurer que l'assemblage est capable de rsister une combinaison donne (MEd, NEd), les vrifications peuvent se limiter aux tapes suivantes : a) La rpartition des contraintes dans la section du poteau donnera une indication directe quant au type de rpartition des charges qui existe dans l'assemblage avec plaque d'assise. Cette information peut servir identifier le cas de rpartition des charges examiner au Tableau 6.7 de l'EN 1993-1-8. Page 16

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b) L'excentricit participante de leffort axial est dtermine comme tant eN =

M Ed N Ed pour la combinaison applique (MEd, NEd). Il faut noter que la valeur d'excentricit peut tre positive ou ngative, en fonction des signes des efforts et des moments.

c) Les rsistances des tronons en T quivalents sous les ranges de boulons d'ancrage tendues, FT,Rd, s'obtiennent en 5.3 ci-dessus. Du fait que l'assemblage est symtrique, les rsistances de calcul de part et d'autre en traction seront gales. (Ce calcul n'est pas obligatoire si la section entire est comprime.) d) La rsistance du tronon en T sous la semelle de poteau comprime, FC,Rd, peut s'obtenir partir de 5.2 ci-dessus, la valeur tant prise uniquement comme celle pour un tronon en T sous la semelle de poteau. Du fait que l'assemblage est symtrique, les rsistances de calcul la compression de part et d'autre seront gales. (Ce calcul n'est pas obligatoire si la section entire est tendue).Cr le mercredi 22 septembre 2010 Ce contenu est protg par des droits d'auteur - tous droits rservs. L'usage de ce document est soumis aux termes et conditions du contrat de licence d'Access Steel

e) Les paramtres gomtriques, tout particulirement des divers bras de levier, sont obtenus comme illustr la Figure 5.1. Du fait de la symtrie de l'assemblage z T,l = z T,r = z T et z C,l = z C,r = zC. f) A partir de la rpartition des contraintes dans le poteau, il faut identifier le cas examiner. Le moment rsistant Mj,Rd, appliqu simultanment leffort axial, NEd, est obtenu par l'application directe des formules pertinentes donnes au Tableau 5.1 (voir Tableau 6.7 de l'EN 1993-1-8). g) Il faut vrifier que les moments MEd et MRd sont du mme signe et que M Ed M Rd . Si tel est le cas, l'assemblage est adquat pour rsister la combinaison de charges donne. Les formules donnes au Tableau 5.1 concernent des assemblages symtriques et ont t adaptes partir de celles donnes dans le Tableau 6.7 de l'EN 1993-1-8.

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Tableau 5.1

Vrification du moment rsistant de calcul MRd de pieds de poteau encastrs

Charge Ct gauche tendu

Bras de levier z z = zT,l + zC,r

Moment rsistant MRd NEd > 0 et e > zT,l NEd 0 et e -zC,r La plus petite des deux valeurs suivantes : FT, Rd z FC, Rd z et zC / e + 1 zT / e + 1 NEd > 0 et 0 < e < zT,l NEd > 0 et -zT,r < e 0 La plus petite des deux valeurs suivantes : FT, Rd z F z et T, Rd zT / e + 1 zT / e 1 NEd > 0 et e -zT,r NEd 0 et e > zC,l

Ct droit comprim z = zT + zC Ct gauche tendu Ct droit tenduCr le mercredi 22 septembre 2010 Ce contenu est protg par des droits d'auteur - tous droits rservs. L'usage de ce document est soumis aux termes et conditions du contrat de licence d'Access Steel

z = zT,l + zT,r z = zT + zT z = zC,l + zT,r z = zC + zT z = zC,l + zC,r

Ct gauche comprim Ct droit tendu Ct gauche comprim

La plus petite des deux valeurs suivantes : F z FC, Rd z et T, Rd zT / e + 1 zC / e 1 NEd 0 et 0 < e < zC,l NEd 0 et -zC,r < e 0

Ct droit comprim z = zC + zC

La plus petite des deux valeurs suivantes : FC, Rd z FC, Rd z et zC / e + 1 zC / e 1M Ed N Ed

MEd > 0 est dans le sens des aiguilles d'une montre, NEd > 0 est un effort de traction, e = Les formules ci-dessus concernent un assemblage symtrique, de sorte que : z T,l = z T,r = z T et z C,l = z C,r = zC S'il s'avre que M Ed M Rd l'assemblage est adquat.

5.7

Diagramme d'interaction pour un assemblage de pied de poteauMEd = MRd NEd = NRd e=M Ed M = Rd N Ed N Rd

Lorsque la rsistance de calcul de l'assemblage est atteinte sous une combinaison de charges (MEd, NEd), il en ressort que :

Tous ces paramtres peuvent avoir des valeurs positives et ngatives. C'est en modifiant la valeur de l'excentricit quivalente dans les limites de la plage indique pour chaque situation de charge (voir la Figure 3.1, le Tableau 5.1 et le Tableau 5.2) que les conditions aux limites Page 18

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s'avrent tre une frontire releve avec, par exemple, une charge axiale NRd sur l'axe vertical et un moment MRd sur l'axe horizontal (voir la Figure 5.3). Il sest avr que la frontire pour le type d'assemblage avec plaque d'assise abord ici est compose de segments linaires qui peuvent tre relevs au moyen des relations entre MRd et NRd donnes au Tableau 5.2. Le diagramme illustr la Figure 5.3 concerne le cas particulier d'un assemblage symtrique dot de deux ranges de boulons de chaque ct, pour lequel il a t suppos que les distances entre l'axe de forte inertie du poteau et le centre de gravit de section du tronon en T comprim sous une semelle (zC) d'une part, et de la section tendue de boulons d'ancrage (zT) d'autre part sont gales. Si ces distances ne sont pas gales, la surface ferme diffre lgrement de la forme en diamant. On obtient le type suivant de diagramme d'interaction. Il permet de vrifier rapidement toute combinaison de charge exerce sur l'assemblage avec plaque d'assise. Toutes les combinaisons de charge autorises tombent sur, ou lintrieur de la surface dfinie par les frontires correspondant aux conditions aux limites concernes.(1) : +NT.Rd NEd

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(3) : +M0,Rd (4) : -M0,Rd MEd

(5)

(2) : -NC,Rd

Lgende : 1) 2) 3)

Rsistance la traction axiale Moment rsistant ngatif Moment rsistant positif

4) Moment rsistant ngatif 5) Combinaison de M et de N permise

Figure 5.3

Assemblage de pied de poteau encastr avec plaque d'assise : Diagramme type d'interaction M-N

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Tableau 5.2

Interaction des rsistances de calcul NRd et MRd pour des pieds de poteau encastrs

Charge Ct gauche tendu Ct droit comprim Moment positif dominant, avec un effort de traction ou de compression (voir figure 5.1)Cr le mercredi 22 septembre 2010 Ce contenu est protg par des droits d'auteur - tous droits rservs. L'usage de ce document est soumis aux termes et conditions du contrat de licence d'Access Steel

Bras de levier z

Moment rsistant de calcul MRd correspondant NRd 0 NRd et e > zT Ct comprim critique : NRd 0 et e -zC

Ct comprim critique :z + N Rd zT 2 Ct tendu critique : M Rd = N C, Rd M Rd = N T, Rd z + N Rd zC 2

z = zT + zC

z + N Rd zT 2 Ct tendu critique : M Rd = N C, Rd M Rd = N T, Rd z N Rd zC 2

Deux cts tendus Effort axial de traction dominant avec un moment positif ou ngatif Ct gauche comprim Ct droit tendu Moment ngatif dominant avec un effort axial de compression ou de traction Deux cts comprims Compression axiale (ngative) dominante, avec un moment positif ou ngatif z = 2 zC z = zC + zT z = 2 zT

NRd > 0 et

0 < e < zTz 2

NRd > 0 et

-zT < e 0z 2

M Rd = ( N T, Rd N Rd )

M Rd = ( N T, Rd N Rd )

0 NRd et e -zT Ct comprim critique :z N Rd zT Ct 2 tendu critique : M Rd = N C,Rd M Rd = N T, Rd z + N Rd zC 2

NRd 0 et

e > zC

Ct comprim critique :z N Rd zT Ct 2 tendu critique : M Rd = N C, Rd M Rd = N T,Rd z + N Rd zC 2

NRd 0 et

0 < e < zCz 2

NRd 0 et

-zC < e 0z 2

M Rd = ( N C, Rd N Rd )

M Rd = ( N C, Rd N Rd )

MEd > 0 est dans le sens des aiguilles d'une montre, NEd > 0 est un effort de traction, e = Les valeurs de NC,Rd et de NT,Rd sont obtenues partir de 5.3 et 5.4 respectivement. Les formules ci-dessus concernent un assemblage symtrique, de sorte que : z z C,l = z C,r = z CT,l

M Ed N Ed

=z

T,r

=z

T

et

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Annexe A : Rsistances de calcul des boulons d'ancrageLa norme EN 1992-1-1 pour le bton arm donne les rgles de calcul relatives la rsistance l'adhrence d'ancrage uniquement pour les barres de renforcement non lisses. Aucune mention n'y est faite de boulons d'ancrage ou de barres rondes lisses, ce dont sont constitues la plupart des boulons d'ancrage utiliss de nos jours. Le prsent NCCI suppose que la valeur de calcul pour une barre lisse est la valeur donne au 8.4 de l'EN 1992-1-1 (c'est--dire la valeur de calcul pour une barre non lisse du mme diamtre, de bton similaire et dans des conditions similaires) divise par 2,25. Il se peut que l'Annexe Nationale pertinente donne des conseils sur la conception pour l'adhrence d'ancrage de barres lisses.Cr le mercredi 22 septembre 2010 Ce contenu est protg par des droits d'auteur - tous droits rservs. L'usage de ce document est soumis aux termes et conditions du contrat de licence d'Access Steel

Les graphiques ci-dessous relvent la longueur de base d'adhrence d'ancrage de boulons d'ancrage de classe 4,6 et de classe 5,6 de divers diamtres, par rapport la rsistance la traction de calcul de classes de bton de fondation types.Rsistance la traction Ft,Anchor,Rd (kN)110,0 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36

Longueur de base d'adhrence d'ancrage (mm)

Figure A.1

Rsistance l'adhrence d'ancrage et rsistance la traction de boulons d'ancrage Acier 4,6 et bton C20/25

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Rsistance la traction Ft,Anchor,Rd (kN)150,0 140,0 130,0 120,0 110,0 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36

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0,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Longueur de base d'adhrence d'ancrage (mm)

Figure A.2

Rsistance l'adhrence d'ancrage et rsistance la traction de boulons d'ancrage Acier 4,6 et bton C30/37

Rsistance la traction Ft,Anchor,Rd (kN)180,0 170,0 160,0 150,0 140,0 130,0 120,0 110,0 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36

Longueur de base d'adhrence d'ancrage (mm)

Figure A.3

Rsistance l'adhrence d'ancrage et rsistance la traction de boulons d'ancrage Acier 4,6 et bton C40/50

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Rsistance la traction Ft,Anchor,Rd (kN)110,0 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36

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0,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Longueur de base d'adhrence d'ancrage (mm)

Figure A.4

Rsistance l'adhrence d'ancrage et rsistance la traction de boulons d'ancrage Acier 5,6 et bton C20/25

Rsistance la traction Ft,Anchor,Rd (kN)150,0 140,0 130,0 120,0 110,0 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36

Longueur de base d'adhrence d'ancrage (mm)

Figure A.5

Rsistance l'adhrence d'ancrage et rsistance la traction de boulons d'ancrage Acier 5,6 et bton C40/50

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Rsistance la traction Ft,Anchor,Rd (kN)180,0 170,0 160,0 150,0 140,0 130,0 120,0 110,0 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36

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0,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Longueur de base d'adhrence d'ancrage (mm)

Figure A.6

Rsistance l'adhrence d'ancrage et rsistance la traction de boulons d'ancrage Acier 5,6 et bton C40/50

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Date 06/02/2006 06/02/2006

Ivor Ryan Alain BUREAU

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