Les poutres à ailes larges des cadres contreventés sont soumises aux charges de gravité et aux charges axiales. La figure 1(a) illustre une poutre de toiture portant un tablier métallique et résistant à un effort de compression axial.
La résistance à la compression peut être calculée afin de tenir compte du support latéral continu que le tablier perpendiculaire à la poutre procure à l’aile supérieure, tel qu’indiqué aux figures 1(b) et (c). L’aile inférieure étant libre, la poutre peut être sujette au flambement en flexion-torsion lorsque la section subit une rotation par rapport à un point situé au sommet de la poutre, tel qu’indiqué à la figure 1(d).
L’article 13.3.2 de la norme CSA S16-14 peut être modifié pour cette disposition particulière lorsque la charge de flambement en flexion-torsion élastique indiquée au point b) de l’article est calculée au moyen de l’équation tirée de Ziemian (2010).
Dans cette formule:
a = distance entre l’axe de rotation (situé à la surface inférieure du tablier métallique) et le centre de gravité de la poutre
G = module d’élasticité en cisaillement
h = distance entre les centres de gravité des ailes
J = moment d’inertie de torsion
L = portée (distance entre les points de rotation nulle)
Pey = charge d’Euler du flambement en flexion selon l’axe faible
rx, ry = rayons de giration selon les axes principaux
= facteur de réduction de la rigidité inélastique, considéré comme 1.0 pour le flambement élastique
Pour une poutre W310x45 avec une portée L de 9000 mm et portant un tablier de 38 mm,
a = 157 mm, h = 302 mm et Peyz = 565 kN. La valeur correspond à environ 2.7 fois la charge de flambement d’Euler pour une pièce non contreventée, Pey = 208 kN.
De façon alternative, on peut contreventer l’aile inférieure afin de stabiliser la poutre.
Référence
Guide to Stability Design Criteria for Metal Structures, R.D. Ziemian, 6th Edition, 2010, p. 544.
