3.5.1.2 CONCEPTION-CALCUL ET THÉORIE DES DIAPHRAGMES DE TABLIER EN ACIER
3.5.1.2.1 Généralités
Par diaphragme , on entend un assemblage horizontal qui permet au tablier en acier de résister aux charges dues au vent , aux forces sismiques et autres efforts latéraux . Par analogie , le diaphragme est équivalent à une poutre horizontale : les tôles interconnectées du tablier de plancher ou de toit constituent l ' âme de la poutre dont les ailes sont les poutres périmétriques . Les solives ou les poutres intermédiaires servent de raidisseurs d ' âme . La figure 1 , qui est basée sur les dessins figurant dans le manuel Diaphragm Design Manual ( DDM ) publié par le Steel Deck Institute ( SDI ), montre un modèle de diaphragme de tablier de toit .
Le calcul des diaphragmes de tablier en acier peut être fondé sur les méthodes décrites dans le manuel Diaphragm Design Manual ( DDM ) publié par le Steel Deck Institute ( SDI ) ou la norme S310 de l ’ American Iron and Steel Institute ( AISI ). Ces méthodes comprennent les équations de base qui permettent de calculer la résistance et la rigidité des diaphragmes en fonction des paramètres suivants :
1 . type et épaisseur du profilé de tablier ;
2 . espacement des pièces de charpente métallique porteuses ou portée du tablier ;
3 . type et entraxe des fixateurs d ' ossature ( tôle à charpente métallique );
4 . type et entraxe des fixateurs de recouvrements latéraux ( tôle à tôle );
5 . coefficients de sécurité ( ASD ) ou facteurs de résistance ( LRFD / LSD ) selon le type de charge ( vent , forces sismiques , autres ) et le type de fixation ( mécanique , soudée ).
Selon la norme AC43 , Acceptance Criteria for Steel Deck Roof and Floor Systems , de l ' ICC Evaluation Services ( ICC- ES ), les méthodes de calcul décrites dans la norme AISI S310 sont acceptables . Dans un rapport d ' évaluation ( ESR ) basé sur l ' ICC-ES AC 43 , l ' ICC reconnaît la conformité au Code international du bâtiment ( IBC ). Les fixateurs de tôlerie Hilti figurent dans la version 4 du manuel Deck Design Manual ( DDM04 ) publié par le SDI et les résultats de leur évaluation sont publiés dans les rapports ESR-3693 , ESR-2776 et ESR- 2197 de l ’ ICC-ES . Le rendement des fixateurs de tôlerie Hilti utilisés avec des systèmes pour tablier figure également dans les rapports ESR-1169 , ESR-2635 , ESR-2657 de l ’ ICC-ES et dans les rapports ER-0217 , ER-2018 et ER-0329 de l ’ IAPMO . D ' autres recherches de l ' industrie ont montré que les systèmes de tabliers métalliques , nus et remplis , offrent un niveau élevé de ductilité et de résistance à la surcharge , lorsqu ' ils sont soumis à des essais en tant que diaphragme horizontal . Le tablier métallique fixé à la structure à l ' aide de fixateurs pistoscellés spécialement conçus à cet effet absorbe une part exceptionnellement élevée de l ’ énergie excédentaire dans la gamme inélastique . La Steel Diaphragm Innovation Initiative ( www . steeli . org ) a rédigé un rapport complet contenant une base de données d ' essais statiques et cycliques sur de petits éléments et en vraie grandeur .
Figure 1 : Modèle de diaphragme
3.5.1.2.2 Programmes d ' essai des fixateurs
De nombreux programmes d ' essais portant sur de petits éléments ou des diaphragmes en vraie grandeur ont été menés sur des fixateurs de tôlerie Hilti pour évaluer leur rendement .
1 . Essais portant sur de petits éléments de connexion
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Les essais portant sur de petits éléments de connexion servent à évaluer la résistance à l ' extraction , la résistance à l ' arrachement , la résistance au cisaillement ainsi que la rigidité des fixateurs , les tôles et l ' acier support étant représentatifs d ' une construction type . Les données sont analysées et insérées dans un modèle de prévision qui permet de calculer le rendement de plus grands ensembles ou systèmes de diaphragmes de tablier en acier . Ces essais sont menés conformément aux normes suivantes et sont illustrés à la figure 2 .
• AISI S905 Test Methods for Mechanically Fastened Cold- Formed Steel Connections
• ASTM E1190 Standard Test Methods for Strength of Power- Actuated Fasteners Installed In Structural Members
• ICC-ES AC70 Acceptance Criteria for Fasteners Power Driven Into Concrete , Steel and Masonry Elements
• ICC-ES AC118 Acceptance Criteria for Tapping Screw Fasteners