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Le calcul de la capacité de charge des poutres sous-conçues ou détériorées est la première étape avant d’effectuer tout travail de réparation ou de réhabilitation.

Le processus d’évaluation de la capacité de charge consiste à mesurer les dimensions existantes de l’élément en béton et à estimer sa surface de renforcement et sa résistance au béton. De plus, la charge agissant sur l’élément structurel doit être calculée avec précision.

Après cela, évaluez la capacité du faisceau à l’aide de la méthode de conception des équations de résistance et des spécifications fournies par les codes applicables tels que ACI 318-19 et IS 456. Enfin, le concepteur peut déterminer l’état de la capacité de charge de la poutre en fonction de la méthode de réparation appropriée choisie.

En résumé, le rétrocalcul du processus de conception de la poutre donne la procédure de calcul de la capacité de charge d’une poutre en béton armé.

Comment calculer la capacité d’une poutre existante à des fins de réparation?

1. Mesurez l’envergure de la dalle, qui est supportée par une poutre.
2. Mesurez l’envergure de la poutre.
3. Estimer la charge sous tension sur la dalle en fonction de la fonction du bâtiment. Par exemple, utilisez 2,4 KN/m2 (50 psf) pour les bureaux, conformément au tableau 4-1 de la norme ASCE (ASCE/SEI 10-7).
4. Calculez le poids propre de la dalle. Ajoutez-le à toutes les charges mortes superposées supplémentaires, telles qu’une charge de carreaux et de travaux de finition.
5. Transférez les charges de la dalle à la poutre. Pour une dalle à sens unique, la moitié de la charge totale sur la dalle va à une poutre d’un côté et l’autre moitié va de l’autre côté de la dalle. Pour la dalle bidirectionnelle, la zone tributaire peut être utilisée pour transférer des charges sur les poutres de tous les côtés de la dalle.
6. Calculez la charge sur la poutre en béton armé. La charge morte de la poutre est égale à son poids propre et à toute autre charge morte provenant de la dalle et des travaux de finition. Le poids propre est égal au poids unitaire RC (24 KN/m3) multiplié par le volume du faisceau.
7. Calculez la charge distribuée ultime sur la poutre en utilisant des combinaisons de charges appropriées fournies par l’ACI 318-19.
8. Calculez le moment ultime ou appliqué sur la poutre en utilisant une équation appropriée basée sur les conditions de support de la poutre ou utilisez la modélisation par éléments finis.
9. Mesurez la dimension de la poutre, la largeur et la profondeur.
10. Déterminez le nombre et la taille des barres d’acier intégrées. Si les détails de conception du bâtiment sont disponibles, le nombre de barres peut en être tiré. Toutefois, si les détails de conception ne sont pas disponibles, déterminez le nombre de barres à l’aide d’outils non destructifs ou cassez une petite partie de la poutre pour exposer les barres d’acier, puis comptez le nombre de barres.
11. Après cela, calculez la zone de renforcement.
12. Calculez la profondeur du bloc de contrainte rectangulaire (a). Ensuite, la hauteur de l’axe neutre (c).
13. Enfin, calculez le moment de conception de la poutre (Md). Il doit être supérieur au moment appliqué (Mu); sinon, le faisceau doit être réhabilité.
14. Les travaux de réhabilitation s’appuient sur le moment de conception calculé et le moment appliqué pour redessiner l’élément (ajout d’un renforcement supplémentaire ou augmentation de la largeur et de la profondeur de la poutre ou des deux).

Exemple

Calculer la capacité d’un faisceau illustré à la figure 1. La dimension de la poutre est de 250 mm de largeur (b), 380 mm de hauteur (h) et 350 mm de profondeur effective (d). L’épaisseur de la dalle unidirectionnelle est de 100 mm. La limite d’élasticité de la barre d’acier (fy) est de 280 MPa et la résistance à la compression du béton (fcy’) est de 17 MPa.

Solution:

1. Charges sur la dalle RCC

Poids propre = poids unitaire du béton * Volume de béton

= 24 * 0.1= 2.4 KN/m2

Charge sous tension sur Dalle = 2,4 KN/m2 (Utilisation de bureau; selon le tableau 4-1 de la norme ASCE (ASCE/SEI 10-7)).

Charges de finition sur la dalle = 0,8 KN/m2

Charge morte totale sur la dalle = 2,4 + 0,8 = 3,2 KN/m2

2. Charges sur la poutre

Poids propre = poids unitaire du béton * largeur de la poutre * hauteur de la poutre

=24 * 0.28*0.25= 1.68 KN/m

Charge morte de la dalle = 12.8 KN/m

Charge sous tension de la dalle = 9,6 KN/m

Charge distribuée ultime sur la poutre (Wu)= 1.2*(1.68+12.8)+1.4*9.6= 30.816 KN / m

3. Calculer le Moment appliqué

Supposer la fixité partielle des colonnes

Moment appliqué(Mu) =(Wu *l2)/10 = (30.816*5.52)/10=93.218 KN.m

4. Géométrie de la Section d’origine

Largeur (b) = 250 mm (considérez la poutre comme une section rectangulaire)

Hauteur (h) = 380 mm et profondeur effective (d) = 350 mm

Barres utilisées: 4 Non. 16

5. Calculer le Moment résistant

Zone de renforcement (As) = ((PI/4) * D2) * Non. de barres = (PI/4) *162 * = 804,24 mm2

Profondeur du bloc de contrainte rectangulaire (a) = (As*fy) / 0,85 *fc’*b = (804.24*280)/ 0.85*17*250 = 62.33 mm

Axe neutre (c) = a / 0,85 = 62,33 / 0,85 = 73,33 mm

c/dt= 73.33/350= 0.209<0.375, par conséquent, le facteur de réduction de la résistance (Phi) est de 0,9. c / dt est une valeur utilisée pour déterminer la valeur exacte des facteurs de réduction de résistance pour différents éléments en béton.

Moment de conception (Moment résistant) (Md) = Phi *As*fy (d-0,5a)

Moment de conception (moment résistant)= 0.9*804.24*280(350-(0.5*62.33))= 64617804.82 N.m = 64,61 KN.m

Depuis, moment de résistance = 64,61 KN.m < moment appliqué = 93,218 KN.m, la poutre a besoin d’être améliorée et sa capacité de charge doit être augmentée.

FAQ

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