Danilo D'Aronco D'Aronco, Pineau, Hébert, Varin

Assemblages de systèmes de fermes en acier HSS
5 août 2008

Est-ce que l’ingénieur doit tenir compte des excentricités lors de la conception? -- E.D.

Je dessine les assemblages d’un système de ferme en acier HSS soumis par l’ingénieur qui souhaite souder directement les éléments de profilés aux membrures. Mais quand je vérifie la plage de validité proposée par Packer and Henderson, je m’aperçois que j’ai besoin de prévoir un écartement ou un recouvrement avec des excentricités au niveau de l’assemblage. Est-ce que l’ingénieur aurait dû prendre en compte ces excentricités lors de la conception?

En un mot, oui. Nous offrons des informations sur les assemblages en acier HSS pour que les ingénieurs en structures prêtent attention à la compatibilité des éléments avant l’exécution du travail. Nous recommandons aux ingénieurs en structures de consulter le Handbook (9e édition) Part 3, pages 3-89 à 3-98. Le comportement et la résistance des assemblages soudés en acier HSS n’étant pas toujours intuitifs, leur conception détaillée doit être effectuée avec un soin méticuleux.

Les ingénieurs impliqués dans les assemblages de profilés HSS devraient tenir compte de certaines considérations élémentaires que vous trouverez dans le manuel, et que j’ai paraphrasées et résumées ci-après :

1. Les profilés HSS ne doivent pas être sélectionnés en fonction de la masse minimum – ça vous rappelle quelque chose?
2. N’oubliez pas que la résistance de l’assemblage dépend des dimensions relatives et de l’épaisseur de paroi des éléments. Elle est souvent inférieure à la capacité de l'élément assemblé.
3. Ne spécifiez pas « assembler selon la capacité de l’élément » pour éviter les renforts inutiles.
4. Essayez d’utiliser des profilés HSS carrés et rectangulaires qui sont beaucoup plus faciles à fabriquer que les profilés circulaires.
5. Évitez les assemblages dont les éléments ont la même largeur. La largeur maximale d’un élément doit être égale ou inférieure à l’élément principal moins 5 ou 6 fois l’épaisseur de paroi de l’élément principal.
6. Choisissez des éléments ayant une paroi plus mince que l’élément principal.
7. Ne spécifiez pas automatiquement des soudures à pénétration complète car elles sont rarement justifiées.
8. N'exigez pas d'échographies car cela a une application limitée aux assemblages tubulaires.

Je conseille également aux ingénieurs qui travaillent avec ce type d’assemblages de lire les pages 3-90 à 3-91. En voici quelques extraits :

1. Réduire le nombre d’éléments de dimensions différentes pour une économie optimale.
2. Utiliser des assemblages à simple écartement car ils sont généralement plus économiques.
3. En cas de problème de fatigue, utiliser des assemblages à recouvrement (au moins 50 %).

Vous trouverez plusieurs recommandations portant sur les situations où l’effet d’excentricité de l’assemblage dans les moments fléchissants primaires et secondaires doit être pris en compte. Vous trouverez également des conseils utiles pour améliorer l’efficacité des assemblages et l’efficacité des soudures selon les paramètres dimensionnels des éléments assemblés et en termes d’inclinaison des diagonales. Finalement, les ingénieurs qui travaillent à la conception d’un système de fermes en HSS devront absolument se procurer la référence de Packer et Henderson, soit le Design Guide: Hollow Structural Section Connections and Trusses, publié par l’ICCA :
www.cisc-icca.ca/publications/technical/design/hsscx

Les ingénieurs devraient plus particulièrement consulter la section 3.6 de cette référence qui traite des plages de validité pour différents types d’assemblages : éléments carrés, rectangulaires et circulaires; géométries à écartement et recouvrement; configurations en T, en Y et en X. En réalité, ces plages de validité reflètent la limite de la gamme de dimensions qui ont été utilisées en laboratoire et lors d'analyses numériques et à partir desquelles les règles de conception ont été élaborées. Je comprends que pour certains assemblages, le compromis consistait à renforcer le raccord en insérant une plaque afin d’éviter les excentricités dans la membrure.

Un dernier mot pour les ingénieurs : si le système de fermes que vous concevez est apparent, vous devez absolument prêter une attention particulière à la compatibilité des éléments lors de la conception, avant de soumettre votre dossier d'appel d'offres afin d’éviter les renforts jugés inacceptables par les architectes et de réduire les coûts. Lisez les pages du Handbook sur ce sujet, ainsi que la référence suggérée et n’hésitez pas à contacter les fabricants. Ceux-ci sont de plus en plus sollicités pour prêter assistance dès les premières étapes des projets. Pour trouver un fabricant dans votre région, consultez notre répertoire de membres ou appelez l’un des directeurs régionaux. Vous trouverez les coordonnées sur notre site :
www.cisc-icca.ca/repertoire

-- Sylvie Boulanger