Faisceau en I

Il existe deux formes standard de faisceau en I :

• Poutre en I laminée, formée parlaminage à chaud,laminage à froidouextrusion(selon le matériau).

• Poutre à plaques, formé parsoudure(ou occasionnellementBoulonnageoufascinant).

Les poutres en I sont généralement constituées deacier de constructionmais peut aussi être formé à partir dealuminiumou d’autres matériaux. Un type courant de faisceau en I est lesolives en acier laminé(RSJ) : parfois rendu incorrectement sous la formesolives en acier renforcé.BritanniqueetNormes européennesspécifiez également les faisceaux universels (UI) et les colonnes universelles (UC). Ces sections ont des brides parallèles, contrairement à l’épaisseur variable des brides RSJ qui sont rarement laminées au Royaume-Uni. Les brides parallèles sont plus faciles à connecter et éliminent le besoin de rondelles coniques. Les UC ont une largeur et une profondeur égales ou presque égales et sont plus adaptées à l’orientation verticale pour supporter une charge axiale telle que des colonnes dans une construction à plusieurs étages, tandis que les UC sont beaucoup plus profondes que larges sont plus adaptées au transport de charges de flexion telles que des éléments de poutre dans les planchers.

Solives en I—Poutres en I fabriquées à partir de bois avecpanneaux de fibreset/oubois de placage stratifié... sont également de plus en plus populaires dans la construction, en particulier résidentielle, car ils sont à la fois plus légers et moins sujets à la déformation que le bois massifSolives. Cependant, on s’est inquiété de leur perte rapide de force dans un incendie s’ils n’étaient pas protégés.

Conception pour le pliage 

Les contraintes les plus importantes (${\displaystyle \sigma _{xx}}$) dans une poutre sous flexion se trouvent aux endroits les plus éloignés de l’axe neutre.

Une poutre sous flexion voit des contraintes élevées le long des fibres axiales qui sont les plus éloignées de laaxe neutre. Pour éviter toute défaillance, la majeure partie du matériau de la poutre doit être située dans ces régions. Relativement peu de matériel est nécessaire dans la zone proche de l’axe neutre. Cette observation est à la base de la section transversale du faisceau en I; l’axe neutre longe le centre de la bande qui peut être relativement mince et la majeure partie du matériau peut être concentrée dans les brides.

Le faisceau idéal est celui qui a le moins de section transversale (et donc le moins de matériau) nécessaire pour obtenir unmodule de section. Étant donné que le module de section dépend de la valeur de lamoment d’inertie, un faisceau efficace doit avoir la majeure partie de son matériau situé aussi loin que possible de l’axe neutre. Plus une quantité donnée de matériau est éloignée de l’axe neutre, plus le module de section est grand et, par conséquent, un moment de flexion plus important peut être résisté.

Lors de la conception d’un faisceau en I symétrique pour résister aux contraintes dues à la flexion, le point de départ habituel est le module de section requis. Si le stress admissible est${\displaystyle \sigma _{\mathrm {max} }}$et le moment de flexion maximal attendu est${\displaystyle M_{\mathrm {max} }}$, alors le module de section requis est donné par^[3]

• ${\displaystyle S={\cfrac {M_{\mathrm {max} }}{\sigma _{\mathrm {max} }}}={\cfrac {I}{c}}}$

où${\displaystyle I}$est le moment d’inertie de la section transversale du faisceau et${\displaystyle c}$est la distance entre le sommet du faisceau et l’axe neutre (voirthéorie des faisceauxpour plus de détails).

Pour un faisceau de section transversale${\displaystyle a}$et la hauteur${\displaystyle h}$, la section transversale idéale aurait la moitié de la surface à distance${\displaystyle h/2}$au-dessus de la section transversale et l’autre moitié à distance${\displaystyle h/2}$sous la coupe transversale.^[3]Pour cette coupe transversale

• ${\displaystyle I={\cfrac {ah^{2}}{4}}~;~~S=0.5ah}$

Cependant, ces conditions idéales ne peuvent jamais être atteintes parce que le matériau est nécessaire dans la toile pour des raisons physiques, y compris pour résister au flambage. Pour les poutres à large bride, le module de section est d’environ

• ${\displaystyle S\environ 0.35ah}$

ce qui est supérieur à celui obtenu par des poutres rectangulaires et des poutres circulaires.

Questions 

Bien que les poutres en I soient excellentes pour la flexion unidirectionnelle dans un plan parallèle à la bande, elles ne fonctionnent pas aussi bien dans la flexion bidirectionnelle. Ces poutres présentent également peu de résistance à la torsion et subissent un gauchissement sectionnel sous charge torsionnelle. Pour les problèmes dominés par la torsion,poutres de boîteet d’autres types de sections rigides sont utilisés de préférence à la poutre en I.

Formes et matériaux (États-Unis) 

Poutre en I rivetée rouillée en acier

Aux États-Unis, la poutre en I la plus souvent mentionnée est la forme à large bride (W). Ces poutres ont des brides dont les surfaces intérieures sont parallèles sur la majeure partie de leur surface. D’autres poutres en I comprennent des formes American Standard (désignées S), dans lesquelles les surfaces intérieures des brides ne sont pas parallèles, et des pieux en H (désignés HP), qui sont généralement utilisés comme fondations de pieux. Les formes à bride large sont disponibles dans la nuance ASTM A992,^[4]qui a généralement remplacé les anciens grades ASTM A572 et A36. Plages de limite d’élasticité:

• R36 :36,000Psi(250Mpa)

• A572 :42 000 à 60 000 psi (290 à 410 MPa), avec 50 000 psi (340 MPa) le plus courant

• A588 :Semblable à A572

• R992 :50 000 à 65 000 psi (340 à 450 MPa)

Comme la plupart des produits en acier, les poutres en I contiennent souvent du contenu recyclé.

Normes 

Les normes suivantes définissent la forme et les tolérances des profilés en acier à poutres en I :

Normes européennes 

• EN 10024, Profilés I de bride conique laminée à chaud – Tolérances sur la forme et les dimensions.

• EN 10034, Profilés I et H en acier de construction – Tolérances sur la forme et les dimensions.

• EN 10162, Profilés en acier laminés à froid – Conditions techniques de livraison – Tolérances dimensionnelles et transversales

Manuel de l’AISC[éditer]

LeInstitut américain de la construction en acier(AISC) publie le Manuel de construction en acier pour la conception de structures de différentes formes. Il documente les approches communes,Conception de la résistance admissible(TSA) etConception du facteur de charge et de résistance(LRFD), (à partir de la 13e éd.) pour créer de tels dessins.

Autre 

• DIN 1025-5

• ASTM A6, Poutres standard américaines

• BS 4-1

• IS 808– Dimensions de la poutre, colonne, canal et sections d’angle en acier laminé à chaud

• AS/NZS 3679.1– Norme australie-zélandaise^[5]

Désignation et terminologie 

Poutre en I à large bride.

• Dans l'États-Unis, les poutres en I en acier sont généralement spécifiées en utilisant la profondeur et le poids de la poutre. Par exemple, une poutre « W10x22 » a une profondeur d’environ 254 mm (10 po) (hauteur nominale de la poutre en I de la face extérieure d’une bride à la face extérieure de l’autre bride) et pèse 33 kg/m (22 lb/pi). Les poutres de section de bride large varient souvent de leur profondeur nominale. Dans le cas de la série W14, ils peuvent atteindre 580 mm (22,84 po).^[6]

• DansCanada, les poutres en I en acier sont maintenant généralement spécifiées en utilisant la profondeur et le poids de la poutre en termes métriques. Par exemple, une poutre « W250x33 » mesure environ 250 millimètres (9,8 po) de profondeur (hauteur de la poutre en I de la face extérieure d’une bride à la face extérieure de l’autre bride) et pèse environ 33 kg/m (22 lb/pi; 67 lb/an).^[7]Les poutres en I sont toujours disponibles dans les tailles américaines de nombreux fabricants canadiens.

• DansMexique, les poutres en I en acier sont appelées IR et généralement spécifiées en utilisant la profondeur et le poids de la poutre en termes métriques. Par exemple, une poutre « IR250x33 » a une profondeur d’environ 250 mm (9,8 po) (hauteur de la poutre en I de la face extérieure d’une bride à la face extérieure de l’autre bride) et pèse environ 33 kg/m (22 lb/pi).^[8]

• DansIndeLes faisceaux I sont désignés comme ISMB, ISJB, ISLB, ISWB. ISMB: Indian Standard Medium Weight Beam, ISJB: Indian Standard Junior Beams, ISLB: Indian Standard Light Weight Beams et ISWB: Indian Standard Wide Flange Beams. Les poutres sont désignées selon la référence abrégée respective suivie de la profondeur de la section, comme par exempleISMB 450, où 450 est la profondeur de la section en millimètres (mm). Les dimensions de ces poutres sont classées selon IS:808 (selonBRI).^{[citation nécessaire]}

• Dans l'Royaume-Uni, ces sections en acier sont généralement spécifiées avec un code composé de la dimension principale (généralement la profondeur)-x-la dimension mineure-x-la masse par mètre-se terminant par le type de section, toutes les mesures étant métriques. Par conséquent, un 152x152x23UC serait une section de colonne (UC = colonne universelle) d’environ 152 mm (6,0 po) de profondeur 152 mm de largeur et pesant 23 kg/m (46 lb/ad) de longueur.^[9]

• DansAustralie, ces sections en acier sont communément appelées poutres universelles (UB) ou colonnes (UC). La désignation pour chacun est donnée comme la hauteur approximative de la poutre, le type (poutre ou colonne) et ensuite le taux unitaire mètre (par exemple, un 460UB67.1 est un faisceau universel d’environ 460 mm (18,1 po) de profondeur qui pèse 67,1 kg/m (135 lb/apj)).^[5]

Faisceaux cellulaires 

Faisceaux cellulairessont la version moderne du traditionnel »poutre castellée», ce qui donne un faisceau environ 40 à 60 % plus profond que sa section parente. La profondeur exacte de finition, le diamètre des cellules et l’espacement des cellules sont flexibles. Un faisceau cellulaire est jusqu’à 1,5 fois plus fort que sa section parente et est donc utilisé pour créer des constructions efficaces de grande portée.^[10]