Déversement

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

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

Les poutres acier non maintenues sont des poutres dont la semelle comprimée est libre de se déplacer latéralement et de pivoter. Si l'on applique cette théorie à une poutre simplement appuyée, la semelle comprimée est la semelle supérieure. Lorsque cette semelle fléchit latéralement, la semelle tendue tente de maintenir la poutre droite et génère 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 contraint 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 à semelles épaisses, par exemple, présentent une résistance à la torsion plus grande que celles à semelles moins épaisses pour une même hauteur. D'autres sections offrent également une résistance plus élevée (RHS/SHS) et sont souvent utilisées dans des situations nécessitant des portées importantes pour reprendre les charges verticales (par exemple, les ouvertures avec portes pliantes) qui sont sujettes aux effets de forces hors plan.

Pour observer la propagation de la ruine par déversement, regardez cette vidéo.

Quels facteurs influencent le déversement ?

Il existe trois facteurs principaux :

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

Position des charges appliquées

L'effet du déversement est gouverné par la distance entre la position 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 risque de subir un déversement.

[Remarque] Le centre de cisaillement est un point de la section de la poutre où les charges appliquées ne provoquent pas de torsion. Il dépend de la section transversale. Le centre de cisaillement et le centre de gravité coïncident pour une section symétrique. Ils peuvent ne pas coïncider pour une section asymétrique. Le calcul du centre de cisaillement pour une section donnée fait appel à quelques notions mathématiques, mais heureusement les ingénieurs utilisent des logiciels et disposent de tables de référence !

La distribution du moment fléchissant

Une section soumise à un moment fléchissant uniforme sur toute sa longueur présente une résistance au flambement moindre 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 aux extrémités sont plus encastrés. Considérons une poutre reposant sur un sommier 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 pivoter et l'autre ne l'est pas.

Considérations de conception

La mise en place d'un maintien latéral efficace peut réduire considérablement la taille de la poutre. Le maintien peut être pleinement assuré par l'action composite d'un plancher en béton. Un maintien partiel peut être obtenu à l'aide de poutres intermédiaires. Un contreventement – de dimensions suffisantes et correctement positionné – peut également être utilisé.

Tout cela est très bien pour le dimensionnement des éléments, mais qu'en est-il lors du dimensionnement des assemblages ?

Les réactions réelles restent les mêmes indépendamment du maintien au déversement, mais l'élément présente une rigidité supplémentaire due à ce maintien. Si nous l'ignorions, le dimensionnement de l'assemblage serait surestimé.

Dans la nouvelle version d'IDEA StatiCa (version 22.0), nous avons introduit une nouvelle opération – Lateral Torsional Restraint – pour permettre à nos utilisateurs d'en tenir compte s'ils le souhaitent.

Pour plus d'informations sur la fonctionnalité Lateral Torsional Restraint. Cette opération évite la torsion de l'élément dans l'assemblage et permet une conception plus économique tout en maintenant la sécurité requise.