FR2736667A1 - DEVICE FOR CONNECTING THE CORE OF A METAL PROFILE TO CONCRETE IN A MIXED CONSTRUCTION - Google Patents

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Abstract

A device for joining the web of a metal section to concrete in a composite construction. The device consists of a load diffuser (3) embedded in the concrete (2) and made up of one or more high adhesion reinforcing bars engaging an edge of the web of the section (1) as well as at least two points on a load distributor (4) contacting a frame (5a) on each side thereof. The device may be used in composite constructions.

Description

DESCRIPTION
La présente invention concerne un dispositif pour connecter l'âme d'un profilé métallique au béton dans une construction mixte.DESCRIPTION
The present invention relates to a device for connecting the core of a metal profile to concrete in a mixed construction.

Dans le domaine de la construction mixte acier béton, la connexion est obtenue par la fixation de butées: goujons, cornières, arceaux.. ayant pour fonction d'équilibrer le champ de contraintes de cisaillement longitudinal à l'interface acier béton. Ces connexions possèdent généralement des formes et des dimensions permettant une diffusion la moins agressive possible des contraintes dans le béton. In the field of mixed concrete steel construction, the connection is obtained by the fixing of stops: studs, angles, hoops .. whose function is to balance the field of longitudinal shear stresses at the concrete steel interface. These connections generally have shapes and dimensions allowing the least aggressive diffusion of stresses in concrete.

Généralement ces butées sont fixées sur la semelle supérieure des profilés.Generally these stops are fixed on the upper sole of the profiles.

Par ailleurs la section mixte constituée d'une dalle béton et d'un profilé métallique en forme de T dont l'âme est ajourée est connue. In addition, the mixed section consisting of a concrete slab and a T-shaped metal profile whose core is perforated is known.

La découpe de l'âme entraîne une discontinuité de l'acier du profilé dans le béton. La tranche de l'âme métallique diffuse alors les contraintes de cisaillement longitudinales dans le béton.The cutting of the core causes a discontinuity of the steel of the profile in the concrete. The edge of the metallic core then diffuses the longitudinal shear stresses in the concrete.

Le brevet européen n0 E 0 369 914 du 16 novembre 1989 divulgue que l'encoche ménagée dans la tranche de la découpe de l'âme permet de placer une ou plusieurs armatures jouant le rôle de connecteur. European patent no. E 0 369 914 of November 16, 1989 discloses that the notch formed in the edge of the cut-out of the core makes it possible to place one or more reinforcements playing the role of connector.

Une première campagne d'essais de type pusch-out a permis de caractériser le comportement d'une découpe de l'âme en queue d'arronde, figure :{*
Les essais ont consisté à établir la loi de comportement de l'effort par rapport au glissement longitudinal, figure 11 et à observer le mode de ruine suivant: - Seule la résistance au cisaillement du béton intervient dans le comportement mécanique du connecteur.A first campaign of pusch-out tests made it possible to characterize the behavior of a cutting of the core in a dovetail, figure: {*
The tests consisted in establishing the law of behavior of the force compared to the longitudinal sliding, figure 11 and in observing the following mode of failure: - Only the shear strength of the concrete intervenes in the mechanical behavior of the connector.

La courbe fait apparaître deux domaines: - un premier domaine que l'on peut qualifier d' état limite de service est caractérisé par la formation d'une pyramide (10) délimitée par des plans de cisaillement dont le sommet est issu de la tranche (11) de l'âme (1). Ce domaine est limité par une charge correspondant à environ 60% de la charge de ruine, en dessous de cette charge la fissuration n'est pas perceptible. The curve shows two areas: - a first area which can be described as the service limit state is characterized by the formation of a pyramid (10) delimited by shear planes whose apex comes from the edge ( 11) of the soul (1). This area is limited by a load corresponding to approximately 60% of the ruin load, below this load the cracking is not perceptible.

- un deuxième domaine que l'on peut qualifier d'état limite ultime caractérisé par la formation d'un plan (12) de cisaillement dépendant exclusivement des butées. - A second area which can be described as ultimate limit state characterized by the formation of a shear plane (12) depending exclusively on the stops.

Partant de ces constatations, il apparaît que si les contraintes de cisaillement de la masse de béton devant la tranche de l'âme étaient maîtrisées et que l'aire de cisaillement pouvait être augmentée l'utilisation d'une telle connexion serait économique. On the basis of these observations, it appears that if the shear stresses of the mass of concrete in front of the edge of the core were controlled and that the shear area could be increased, the use of such a connection would be economical.

La deuxième campagne d'essais pusch-out réalisée sur des corps d'épreuves équipés du nouveau dispositif objet de la présente invention ont permi de mettre en évidence les plans de cisaillement dans le béton et ont apporté des charges de ruine d'environ 1350 kN alors que les premiers essais sans ledit dispositif se situaient vers 800 kN. The second pusch-out test campaign carried out on test bodies equipped with the new device which is the subject of the present invention made it possible to highlight the shear planes in the concrete and brought ruin loads of approximately 1350 kN whereas the first tests without said device were around 800 kN.

Donc avec des géométries et des matériaux identiques la présence du dispositif de l'invention permet un gain de résistance de l'ordre de 70%. So with identical geometries and materials the presence of the device of the invention allows a gain in resistance of the order of 70%.

Le dispositif selon l'invention permet la connexion acier béton sans fixation de connecteurs spécifiques sur la poutre en acier mais par simple contact poutre armature de béton armé. L'invention permet de maîtriser les plans de rupture par cisaillement du béton. The device according to the invention allows the connection of concrete steel without fixing specific connectors on the steel beam but by simple contact with the reinforced concrete reinforcement beam. The invention makes it possible to control the plans of rupture by shearing of the concrete.

la figure 1 représente en coupe longitudinale le dispositif la figure 2 représente la liaison diffuseur répartiteur la figure 3 représente la coupe transversale du dispositif la figure 4 représente en perspective le dispositif la figure 5 représente une variante du dispositif monobloc la figure 6 représente le dispositif monobloc sur découpe queue d'aronde.Figure 1 shows in longitudinal section the device Figure 2 shows the distributor diffuser link Figure 3 shows the cross section of the device Figure 4 shows in perspective the device Figure 5 shows a variant of the one-piece device Figure 6 shows the one-piece device on dovetail cutout.

La contrainte de cisaillement engendre par l'âme (1) du profilé est dans un premier temps transmise par simple contact à un diffuseur (3) constitué par une ou plusieurs barres à haute adhérence suffisamment rigides et s'appuyant en au moins deux points sur un répartiteur (4) figure 2. The shear stress generated by the web (1) of the profile is firstly transmitted by simple contact to a diffuser (3) constituted by one or more high-grip bars sufficiently rigid and supported at at least two points on a distributor (4) figure 2.

Le répartiteur (4) est conçu de manière à pouvoir être en contact sur chaque côté du cadre (5a) figure 3. The distributor (4) is designed so that it can be in contact on each side of the frame (5a) in Figure 3.

La contrainte est alors répartie sur le périmètre du cadre (5a). The stress is then distributed over the perimeter of the frame (5a).

L'analyse des essais pusch-out efectués avec le dispositif de la présente invention montrent qu'il y a rupture par cisaillement sur le plan enveloppe ou périphérique du volume de béton limité par les cadres (5a, 5b, 5c) figure 4.  The analysis of the pusch-out tests carried out with the device of the present invention show that there is rupture by shearing on the envelope or peripheral plane of the volume of concrete limited by the frames (5a, 5b, 5c) Figure 4.

le comportement de la connexion ainsi obtenue peut être qualifiée de rigide au sens de l'Eurocode 4 partie 1-NFP 22-391-DAN. the behavior of the connection thus obtained can be described as rigid within the meaning of Eurocode 4 part 1-NFP 22-391-DAN.

Le comportement global de la connexion acier béton peut ainsi être modélisé et quantifié. The overall behavior of the steel-concrete connection can thus be modeled and quantified.

Les armatures peuvent être façonnées de manière à ce que les éléments (4 et 5a) ou (3, 4 et 5a) ou (3, 4, Sa ,5b... ) figure 5 soient réalisés en une seule pièce pour constituer un ensemble monobloc. The frames can be shaped so that the elements (4 and 5a) or (3, 4 and 5a) or (3, 4, Sa, 5b ...) in Figure 5 are made in one piece to form a set monobloc.

L'ensemble peut être conçu de manière symétrique (3, 4, 5a ,5b....5b, 5a, 4, 3, ) dans ce cas les extrémitées sont en contact avec les tranches du profilé qui sont vis à vis, L'ensemble confère un comportement mécanique symétrique à la structure mixte. The assembly can be designed symmetrically (3, 4, 5a, 5b .... 5b, 5a, 4, 3,) in this case the ends are in contact with the sections of the profile which are opposite, L he assembly gives a symmetrical mechanical behavior to the mixed structure.

Un procédé de mise en place de la connexion consistant à jouer sur la déformation élastique de l'ensemble armature monobloc défini cidessus permet de comprimer et de glisser l'ensemble dans la découpe de l'âme entre les tranches de l'âme vis à vis, le contact étant établi par retour élastique du monobloc. A method of setting up the connection consisting in playing on the elastic deformation of the one-piece armature assembly defined above makes it possible to compress and slide the assembly in the cutout of the core between the edges of the core opposite. , the contact being established by elastic return of the monoblock.

Le clavetage de l'ensemble monobloc peut s'effectuer par l'engagement des armatures sur un profil particulier de la découpe par exemple un tenon, ou dans une encoche spécialement découpée dans la tranche de l'âme. The keying of the monobloc assembly can be carried out by the engagement of the reinforcements on a particular profile of the cut, for example a tenon, or in a notch specially cut in the edge of the core.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1) Dans le domaine de la construction mixte de génie civil, dispositif pour connecter l'âme (1) d'un profilé métallique au béton (2) caractérisé en ce que le glissement longitudinal est équilibré aux états limites de service par un ensemble d'armatures placées de préférence perpendiculairement à l'axe longitudinal du profilé composé d'un diffuseur (3) ou armatures en contact avec l'âme, d'un répartiteur (4) ou d'une armature façonnée de répartition en contact avec le diffuseur, d'un cadre (5a) en contact avec l'armature façonnée, d'un groupe de cadres ( 5b,Sc...), la présence d'un ou plusieurs lits de barres transversales (6) traversant l'âme confèrent un comportement ductile au delà de l'état limite de service jusqu'à l'état limite ultime. 1) In the field of mixed construction of civil engineering, device for connecting the core (1) of a metal profile to concrete (2) characterized in that the longitudinal sliding is balanced at the service limit states by a set of '' armatures preferably placed perpendicular to the longitudinal axis of the profile composed of a diffuser (3) or armatures in contact with the core, a distributor (4) or a shaped distribution armature in contact with the diffuser , a frame (5a) in contact with the shaped reinforcement, a group of frames (5b, Sc ...), the presence of one or more beds of transverse bars (6) crossing the core give ductile behavior beyond the service limit state to the ultimate limit state. Les sollicitations mécaniques étant maîtrisées de l'âme à la zone de béton armée par la taille et la position des cadres déterminant un volume dont la surface enveloppe représente l'aire de résistance au cisaillement du béton. The mechanical stresses being controlled from the core to the area of reinforced concrete by the size and the position of the frames determining a volume whose envelope surface represents the area of shear resistance of the concrete. Les plans définis par les armatures (6) matérialisent des aires de résistance au cisaillement permettant en outre d'obtenir une charge de ruine plus grande que celle de l'état limite de service.The planes defined by the reinforcements (6) materialize areas of resistance to shearing making it possible moreover to obtain a load of ruin greater than that of the limit state of service. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le répartiteur (4) comporte au moins deux points de contact. 2) Device according to claim 1 characterized in that the distributor (4) has at least two contact points. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le répartiteur (4) est en contact avec chaque côté du cadre (5) en vue de répartir et de maîtriser le flux de contraintes. 3) Device according to claim 1 or 2 characterized in that the distributor (4) is in contact with each side of the frame (5) in order to distribute and control the flow of stresses. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le diffuseur (3) et le répartiteur (4) forment une seule pièce. 4) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the diffuser (3) and the distributor (4) form a single piece. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le répartiteur (4) et le cadre (5a) forment une seule pièce. 5) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the distributor (4) and the frame (5a) form a single piece. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le diffuseur (3), le répartiteur (4), le cadre (5a) forment une seule pièce. 6) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the diffuser (3), the distributor (4), the frame (5a) form a single piece. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le diffuseur (3), le répartiteur (4), le cadre (5a), le ou les cadres (5b,5c...) forment une seule pièce.  7) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the diffuser (3), the distributor (4), the frame (5a), the frame or frames (5b, 5c ...) form a single piece. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'ensemble d'armatures présentant une symétrie (3)(4)(5a)(5b)(Sb)(5a)(4)(3) est en contact à chacune de ses extrémités avec l'âme (1) conférant un comportement mécanique symétrique à la structure mixte. 8) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the set of reinforcements having a symmetry (3) (4) (5a) (5b) (Sb) (5a) (4) (3) is in contact at each of its ends with the core (1) giving symmetrical mechanical behavior to the mixed structure. 9) Procédé de montage selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'ensemble d'armatures est mis en place entre deux parties d'âme grâce à la déformation élastique de l'ensemble assurant du même coup les doubles contacts diffuseurs (3) âme(1).  9) mounting method according to claim 9 characterized in that the set of frames is placed between two core parts thanks to the elastic deformation of the assembly ensuring at the same time the double diffusing contacts (3) core (1).
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