Étude de la résistance en flexion des extensions en porte-à-faux de la corde supérieure de poutrelles à treillis en acier

Les poutrelles à treillis en acier sont couramment utilisées dans le domaine des constructions métalliques. Combinées à un tablier métallique, elles présentent des avantages significatifs comme celui de pouvoir être rapidement et facilement montées, de permettre l'installation de conduits mécaniques et autres éléments à travers leur âme, ou encore d'avoir des planchers ou toits à faible poids propre. On désigne par extension le prolongement de la membrure supérieure des poutrelles au-delà du siège d'appui de ces poutrelles. Ces extensions, utilisées pour prolonger le plancher d'une mezzanine ou poursuivre une toiture, constituent alors des éléments en porte-à-faux qui doivent supporter des charges gravitaires comme les charges permanentes du toit ou du plancher et les surcharges due à la neige ou à l'occupation. La membrure supérieure de ces extensions, soit celle qui est tendue, est retenue latéralement par le tablier métallique, et c'est à la hauteur de cette membrure supérieure que la charge est appliquée, ce qui constitue des conditions propices a de l'instabilité globale. De plus, les sections employées pour ces extensions peuvent n'avoir qu'un seul ou aucun axe de symétrie et être sujettes à de l'instabilité locale. De telles caractéristiques rendent leur résistance en flexion difficile à évaluer car ces paramètres, surtout combinés, ne sont pas traités dans les codes d'usage ni dans la littérature portant sur la résistance des pièces fléchies en acier.

Abstract

Open web steel joists are commonly used in metal constructions. Combined with a steel deck, they have significant advantages such as being quickly and easily assembled, to allow the installation of mechanical ducts and other elements through their web, or to have floors or roofs with low dead load. The term “extension” designates the prolongation of the top chord of the joists beyond the support seat of these joists. These extensions, used to extend the floor of a mezzanine or continue a roof, then constitute cantilevered elements which must withstand gravity loads such as permanent loads from the roof or floor and overloads due to snow or to occupation. The top chord of these extensions, the one under tension, is laterally restrained by the steel deck, and it is at the height of that top chord that the load is applied, which constitutes conditions conducive to global instability. In addition, the sections used for these extensions may have only one or no axis of symmetry and be subject to local instability. Such characteristics make their flexural strength difficult to assess because these parameters, especially when combined, are not addressed in codes of practice or in the scientific literature dealing with the strength of steel flexural members. In the absence of calculation rules suitable for this type of element, the practice is to use conservative methods whose level of reliability cannot be assessed, and which generally result in uneconomic structures. In this study, the structural behavior of the joist top chord extension was established by combining experimental and analytical research.