Qu'est-ce qu'un faisceau composite?
Une poutre composite est un élément de construction qui consiste généralement en une dalle en béton armé attachée à et supportée par des poutres en acier profilées. Les poutres composites sont plus solides que la somme de leurs composants et présentent une combinaison favorable des caractéristiques de résistance des deux matériaux. Cela signifie qu'une poutre composite en acier et en béton possède à la fois la résistance à la compression du béton et la résistance à la traction de l'acier. Il existe plusieurs autres types de poutres composites utilisées dans l'industrie de la construction qui combinent différentes qualités de béton avec des composites plastiques et du bois. La poutre composite en acier et en béton armé est toutefois la plus couramment utilisée.
La jonction de deux matériaux différents pour former un composite ne combine pas seulement les forces collectives des deux matériaux. La formation d'une union entre des matériaux pertinents améliore en réalité leurs caractéristiques physiques et rend le composite plus solide que la somme de leurs points forts. Dans les constructions à grande échelle, l'acier et le béton sont les combinaisons les plus fréquemment utilisées pour les poutres composites. Le béton confère à la masse composite, à la rigidité et à la résistance à la compression et réduit la déformation et les vibrations dans la dalle. Les éléments en acier confèrent à la poutre sa résistance à la traction avec un excellent rapport résistance / poids et des temps de construction rapides.
Les points de fixation ou les connecteurs de cisaillement entre les deux matériaux sont l’une des parties les plus importantes d’une poutre composite. La connexion correcte des deux parties du composite permet aux matériaux de fonctionner comme une unité et confère au faisceau de composite sa résistance inhérente. Ces connecteurs de cisaillement sont généralement des goujons soudés aux poutres en acier et placés dans la dalle de béton. Le nombre et la taille de ces connecteurs de cisaillement sont soigneusement calculés car ils représentent une partie essentielle de la performance mécanique des composites.
Une poutre composite en béton et en acier peut utiliser des dalles de béton préalablement coulées ou être coulée sur site. Les dalles préfabriquées sont construites avec des fentes ou des poches qui acceptent les goujons de fixation. Ces poches sont ensuite remplies de béton lorsque la dalle est correctement positionnée. La fabrication des dalles sur site est un peu plus complexe et nécessite la pose d'une feuille de tablier profilée avant le coulage du béton. Ce plateau est généralement constitué de tôle d’acier de faible épaisseur présentant différents profils en fonction de l’application.
La feuille est posée sur les poutres, puis des connecteurs de cisaillement sont fixés aux poutres en utilisant un procédé de «soudage en pont» ou par tir à la grenaille. Une fois le tablier en place, le béton est coulé sur le dessus et des barres d’armature sont ajoutées. Le tablier sert à obturer ou à contenir le béton humide et donne également de la résistance au composite une fois la dalle durcie.
Plusieurs autres types de faisceaux composites sont utilisés dans les constructions à plus petite échelle. Ceux-ci incluent des poutres en bois qui supportent des bandes de béton léger utilisées comme dalles de sol dans de nombreuses maisons en bois. Les caissons en résine composite remplis de béton sont souvent utilisés dans la construction de ponts. Ils sont solides, faciles à fabriquer et relativement légers, et nécessitent un minimum de machinerie lourde à mettre en place. Bien que très différents dans les matériaux utilisés, ces éléments structurels utilisent tous le même principe de résistance partagée que les poutres en acier et en béton plus traditionnelles.