8 Dimensionnement des assemblages
8.1 Fûts à encuvement
La conception doit être réalisée en tenant compte du mode de mise en oeuvre.
Les dimensions doivent être définies à partir des dimensions minimales spécifiées dans la norme NF DTU 23.3 P1-1, en considérant les tolérances d'exécution.
Une valeur de 20 mm pourra être retenue pour la prise en compte des tolérances d'exécution.
La transmission des efforts du poteau au plot se fait soit par l'intermédiaire de clés de cisaillement (encuvement à parois nervurées) soit par butée contre butée (encuvement à parois lisses ou rugueuses).
Le calcul est réalisé conformément à 10.9.6 de la norme NF EN 1992-1-1 avec son annexe nationale française (NF EN 1992-1-1/NA). Il est rappelé que dans le cas d'encuvement à parois lisses ou rugueuses, il faut assurer la couture de la bielle entre butée et contre butée dans le poteau.
La hauteur d'encuvement doit être étudiée de façon à assurer l'encastrement du poteau et le bon comportement de ce dernier à la sortie du fût (ancrage des armatures).
L'attention est attirée sur l'obligation de tenir compte de la souplesse des fondations pour la détermination des sollicitations en tête de fût des encuvements.
8.1.1 Encuvements à parois lisses ou rugueuses
Les sollicitations en pied de poteau sont déterminées en tenant compte des effets du second ordre.  : Ossatures en éléments industrialisés en béton/NF DTU 23.3 P3 (juin 2008)/image/fig_ABLL_1_24.png)
Figure 24 Dimensionnement des encuvements à parois lisses ou rugueuses
8.1.1.1 Conditions de dimensionnement
La profondeur du fût L est compatible avec la longueur d'ancrage des armatures longitudinales du poteau et en aucun cas inférieure à 1,2 H. Pour les poteaux en béton précontraint sans renforts d'armatures longitudinales passives, la profondeur L doit, sauf justification particulière, être supérieure ou égale à 1 mètre afin d'assurer l'ancrage total des armatures de précontrainte dans le fût.
L'épaisseur minimale de la semelle de l'encuvement sous le poteau doit satisfaire à la condition de non-poinçonnement telle que définie à 6.4 de la norme NF EN 1992-1-1 avec son annexe nationale française (NF EN 1992-1-1/NA).
L'effet réducteur de la réaction du sol sur la surface inscrite dans le périmètre de poinçonnement peut être pris en compte.
Lorsque la résistance au poinçonnement doit être augmentée, il y a lieu de disposer des armatures transversales verticales, les armatures du fût peuvent, selon leurs positions, remplir cette fonction.
Sauf justification particulière, la hauteur utile du débord de la semelle, d, doit être supérieure ou égale à (B — H)/4.
En tête d'encuvement, le vide E doit être proche de L/10.
L'épaisseur C en tête du fût de l'encuvement doit être supérieure ou égale à 150 mm.
8.1.1.2 Détermination des efforts
Le coefficient de frottement μ est défini en 6.2.5 de la norme NF EN 1992-1-1 avec son annexe nationale française (NF EN 1992-1-1/NA), en fonction de l'état de surface (coffrées, non coffrées, rugueuses).
Peuvent être considérées comme rugueuses, telles que définies à l'article 6.2.5 de la norme NF EN 1992-1-1 avec son annexe nationale française (NF EN 1992-1-1/NA) des surfaces pour lesquelles les granulats sont rendus apparents par désactivation, sablage ou tout autre procédé permettant d'arriver à un résultat équivalent.
Les efforts extérieurs en pied de poteau sont déterminés comme suit :  : Ossatures en éléments industrialisés en béton/NF DTU 23.3 P3 (juin 2008)/image/for_ABLL_1_33.png)
8.1.1.3 Principe du ferraillage de l'encuvement
L'effort F1 est à reprendre par des cadres horizontaux situés près du parement extérieur du fût et servant de tirant. Ils sont concentrés en partie supérieure du fût de l'encuvement sur une distance 2 D1.
La transmission des efforts du fût à la semelle se fait par des bielles de béton comprimé et des armatures verticales tendues ancrées en partie supérieure (console courte) capable d'équilibrer un effort F1 situé à une distance D1 de la face supérieure du fût.
Les cadres horizontaux en partie inférieure du fût reprennent l'effort F1 transmis par les bielles inclinées ; ils sont concentrés sur une distance 2 D2.  : Ossatures en éléments industrialisés en béton/NF DTU 23.3 P3 (juin 2008)/image/fig_ABLL_1_25.png)
Figure 25 Equilibre des efforts pour les encuvements à parois lisses ou rugueuses
Les armatures de la semelle de l'encuvement sont calculées en adoptant pour la section résistante une évolution de pente de 1/3 de la section de béton.
8.1.1.4 Principe du ferraillage du pied de poteau
Le pied de poteau est considéré comme une console encastrée dans le fût de l'encuvement.
Les armatures longitudinales doivent reprendre les efforts de flexion composée dans le fût sous les effets de F1, F2 et Fv. Les armatures transversales du pied de poteau sont en principe identiques à celles de la zone courante.
8.1.2 Encuvements à parois indentées
Les encuvements comportant de véritables crans ou clés de cisaillement peuvent être considérés comme des fondations monolithiques. Seront considérées comme indentées, les surfaces dont la géométrie est conforme à l'article 6.2.5 de la norme NF EN 1992-1-1 avec son annexe nationale française (NF EN 1992-1-1/NA).
Afin d'assurer une parfaite transmission des efforts du poteau à l'encuvement, la base du poteau et les parois du fût doivent être indentées. De plus, le béton de remplissage doit présenter une résistance équivalente à celle du poteau ou du fût.
Les prescriptions qui suivent supposent que l'assemblage poteau-encuvement est monolithique.  : Ossatures en éléments industrialisés en béton/NF DTU 23.3 P3 (juin 2008)/image/fig_ABLL_1_26.png)
Figure 26 Dimensionnement des encuvements à parois indentées
8.1.2.1 Conditions de dimensionnement
La profondeur du fût L est telle que le recouvrement des armatures du poteau avec celles de l'encuvement est assuré.
Lorsque les armatures principales (verticales) du poteau sont crossées en pied, il peut en être tenu compte pour réduire la longueur de recouvrement l0, à condition de vérifier le transfert de la totalité des efforts avec les armatures As du fût. Il doit être tenu compte de l'espacement s des armatures poteau-fondation pour déterminer la longueur de recouvrement nécessaire.
La profondeur du fût L ne doit pas être inférieure à 1,2 H. Dans le cas des poteaux en béton précontraint encastrés sans renfort d'armatures longitudinales passives, la profondeur L doit, sauf justification particulière, être supérieure ou égale à 1 mètre afin d'assurer l'ancrage total des armatures de précontrainte dans le fût.
Lorsque la transmission de l'effort tranchant entre le poteau et le plot de fondation n'est pas assurée, il convient d'effectuer le calcul au poinçonnement comme s'il s'agissait d'un encuvement à parois lisses ou rugueuses.
Sauf justification particulière, la hauteur utile du débord de la semelle, d, doit être supérieure ou égale à (B — B0)/4.
En tête d'encuvement, le vide E doit être proche de L/10.
L'épaisseur C en tête du fût de l'encuvement doit être supérieure ou égale à 150 mm tant que les dimensions transversales du poteau restent inférieures ou égales à 0,60 m. Au delà, il est nécessaire d'épaissir le fût afin de le rigidifier et admettre son indéformabilité vis-à-vis du monolithisme recherché.
8.1.2.2 Principe du ferraillage de l'encuvement
La fondation étant considérée monolithique, les armatures verticales As de l'encuvement doivent assurer la reprise des efforts de flexion composée transmis par le poteau au travers des interfaces poteau — béton de remplissage — fût. Ces armatures sont ligaturées horizontalement par des cadres At afin d'assurer la couture du recouvrement. Les armatures verticales As sont dimensionnées pour reprendre un effort égal à M/z où z est le bras de levier des armatures verticales dans le fût.
Les conditions d'adhérence limitent l'effort transmis si la longueur de recouvrement est inférieure à l0.
La section d'armatures horizontales At sur la hauteur L est déterminée conformément en 8.7.4.1 de la norme NF EN 1992-1-1 avec son annexe nationale française (NF EN 1992-1-1/NA).
8.1.2.3 Vérification de l'interface poteau-fût
Les surfaces du pied de poteau et du fût sont traitées pour être indentées. L'effort à véhiculer correspond à l'effort Fs repris par les armatures verticales du fût.
La capacité résistante est déterminée en considérant une surface cisaillée Sr égale à (b + h/4) × lr avec lr la hauteur de recouvrement (lr = L — s), et b et h les dimensions à considérer selon l'orientation du moment de flexion externe.  : Ossatures en éléments industrialisés en béton/NF DTU 23.3 P3 (juin 2008)/image/fig_ABLL_1_27.png)
Figure 27 Définition de la surface cisaillée
Le moment de flexion externe M représenté sur la figure ci-dessus engendre des efforts de traction dans les armatures de section As.
La capacité résistante est déterminée conformément à 6.2.5 de la norme NF EN 1992-1-1 avec son annexe nationale française (NF EN 1992-1-1/NA).
Les armatures longitudinales doivent reprendre les efforts de flexion composée dans le poteau. Les dispositions constructives concernant le recouvrement de ces armatures avec celle de l'encuvement doivent être établies soigneusement.
Si la capacité résistante est inférieure à l'effort sollicitant, il y a lieu de revoir les dimensions de l'encuvement, l'état de surface des parements ou la quantité d'armatures horizontales.
La transmission des efforts du fût à la semelle se fait par des bielles de béton comprimé et les aciers verticaux précédents. Les armatures de la semelle de l'encuvement sont calculées en adoptant la même disposition que pour les encuvements à parois lisses ou rugueuses.
8.1.2.4 Principe du ferraillage du pied de poteau
Les armatures longitudinales doivent reprendre les efforts de flexion composée dans le poteau, en respectant les dispositions constructives concernant le recouvrement de ces armatures avec celle de l'encuvement.
8.2 Broches des poteaux
Pour les assemblages poteau-fondation par brochage, la transmission des efforts à la fondation se fait par l'intermédiaire d'armatures longitudinales dépassant du pied du poteau et scellées dans des réservations prévues dans le plot de fondation. Ces réservations sont de deux types :
réalisation de forages après coulage du plot ;
mise en place de tubes métalliques avant réalisation du plot.
La longueur de scellement dans la fondation des armatures de béton armé dépassant en pied de poteau est déterminée selon les préconisations des paragraphes 8.4 à 8.8 de la norme NF EN 1992-1-1 avec son annexe nationale française (NF EN 1992-1-1/NA). Ces armatures viennent en recouvrement avec celles en attente dans la fondation. La mise en place d'armatures transversales enserrant cette zone joue le rôle de couture de ce recouvrement.
Le scellement des armatures dans la fondation est estimé à partir des caractéristiques normalisées du produit de scellement garantis par le fournisseur.
La certification « Marque NF » ou son équivalent dans les conditions indiquées dans l'avant-propos, vaut la preuve de la conformité du produit aux exigences du présent document.
À l'interface produit de scellement/béton de fondation ou à l'interface produit de scellement/tube métallique, la contrainte d'adhérence est évaluée conformément à l'article 8.4 de la norme NF EN 1992-1-1 avec son annexe nationale française (NF EN 1992-1-1/NA).
Dans le cas de brochage dans des tubes métalliques, leur section transversale doit être compatible avec la section d'armatures scellées, compte tenu des nuances d'aciers employées.
Dans le cas d'emploi de tubes métalliques noyés dans la fondation (sans armature de béton armé soudée), il convient de vérifier la capacité résistante de la liaison en fonction de l'adhérence sur la surface de contact avec le béton de la fondation.
Si des armatures de béton armé sont soudées à ces tubes, pour réaliser le gabarit de pose, elles seront « soudables ». La longueur des cordons de soudure sera évaluée selon les règles de la construction métallique.
Dans le cas où le système d'assemblage est inversé (broches dans la fondation), l'ensemble des prescriptions précédentes s'applique. De plus, des dispositions particulières doivent être prises pour assurer le bon remplissage des réservations dans le poteau.
8.3 Frettes de tête de poteau
8.3.1 Déformations axiales différées des files de poutres
Les poutres précontraintes d'une file se raccourcissent dans le temps par fluage sous précontrainte, retrait et diminution de température. Une traction d'ensemble dans la file naît alors du fait des raideurs des poteaux qui gênent ce raccourcissement. Cette traction est maximale au milieu de la file et doit cheminer au droit d'un assemblage par l'ensemble about — broche — frettage de tête de poteau — broche — about dans le cas d'un appui broché. Dans le cas d'un clavetage, le cheminement passe par les armatures de la dalle associée éventuelle, les aciers d'about des poutres et les ferraillages du clavetage qui relayent l'effort si l'assemblage est claveté. Les aciers assurant les assemblages entre éléments doivent donc être déterminés en tenant compte d'une traction d'ensemble en sus des moments de continuité.
8.3.2 Raccourcissement unitaire à considérer
Les efforts dans la file peuvent être étudiés à partir des données ci-après en admettant les hypothèses suivantes :
la déformation de fluage est proportionnelle à la précontrainte moyenne dans l'élément préfabriqué à la mise en précontrainte. La valeur indiquée dans le tableau 5 suppose une précontrainte moyenne de 10 MPa, calculée sur la section de l'élément préfabriqué seul ;
la température de construction est supposée comprise entre 10 et 15 °C.
 : Ossatures en éléments industrialisés en béton/NF DTU 23.3 P3 (juin 2008)/image/tab_ABLL_1_5.png)
Tableau 5 Valeurs de raccourcissements forfaitaires
Sauf calcul spécifique, l'effort dans la file Fh en kN devant être considéré, est défini forfaitairement comme suit pour le cas très courant d'une file de longueur L en mètres et de N poteaux encastrés en pied et articulés en tête de section b × h en m² et de hauteur libre H en mètres :  : Ossatures en éléments industrialisés en béton/NF DTU 23.3 P3 (juin 2008)/image/for_ABLL_1_34.png)
La valeur de 230 a été déterminée à partir des valeurs de raccourcissement forfaitaires du tableau 5.
 : Ossatures en éléments industrialisés en béton/NF DTU 23.3 P3 (juin 2008)/image/fig_ABLL_1_28.png)
Figure 28 File de poteaux
Dans le cas d'une file dont le déplacement en tête est bloqué au droit de l'un des poteaux du fait de la présence de structures complémentaires (voile, remplissage maçonnerie, ou dalle tenue par des voiles par exemple), la longueur L à considérer pour l'application de la formule ci-dessus, est le double de la distance du poteau bloqué au poteau d'extrémité le plus éloigné.
Toutes les files présentant plus d'un seul point de blocage doivent présentées un joint de dilatation situé entre les deux points de blocage sauf à procéder à une étude détaillée des déformations différées et des ouvertures de fissures susceptibles d'en résulter. L'hypothèse à retenir dans ce dernier cas est celle d'une seule fissure ouverte entre les deux points de blocage, cette fissure ne pouvant excéder 0,3 mm.
En zone courante, l'effort de traction indiqué est équilibré par la précontrainte des poutres.
Au droit des zones d'appui, l'effort ci-dessus doit être équilibré par des armatures prévues à cet effet dans le cadre d'un calcul en flexion composée avec traction prenant en compte la traction dans la file et le moment de flexion au droit de l'appui.
8.3.3 Diffusion des charges en tête de poteau
Sauf calcul spécifique, l'effort d'éclatement Fv des têtes de poteaux du aux charges verticales est défini forfaitairement comme suit :
-
cas d'un appui broché :
 : Ossatures en éléments industrialisés en béton/NF DTU 23.3 P3 (juin 2008)/image/for_ABLL_1_35.png)
avec :
V = Max (Vi), Vi étant les réactions d'appui des poutres arrivant au poteau à l'état limite de service ;
d = Min (di), di étant la distance de la broche à la cage d'armatures dans le sens de l'effort de traction dans la file ;
y est la somme des largeurs des appareils d'appui dans le sens de l'effort de traction dans la file ;
h la largeur de la tête du poteau.
cas d'un appui claveté : Fv est la valeur de la réaction d'appui lors de la pose de l'élément préfabriqué le plus lourd sur la tête du poteau.
8.3.4 Calcul des frettes
Les frettes disposées en tête d'un poteau doivent présenter une section utile capable d'équilibrer la somme Fh + Fv pour une contrainte dans les armatures de béton armé limitée à celle adoptée pour la vérification de la fissuration.
Les frettes sont considérées comme utiles si la distance du brin considéré à l'axe de la broche n'excède pas la distance de la broche au retour du brin perpendiculaire au sens de l'effort.  : Ossatures en éléments industrialisés en béton/NF DTU 23.3 P3 (juin 2008)/image/fig_ABLL_1_29.png)
Figure 29 Positionnement des frettes
De plus, ce brin doit être complètement ancré par un façonnage en cadre horizontal, en étrier ou en épingle permettant une mise en charge complète du brin sur la totalité de la longueur droite de l'armature dans le sens de l'effort à cheminer.
L'ensemble des armatures de frettage de tête de poteau doit être disposé dans une hauteur n'excédant pas (1,5 d) dans le cas des poteaux brochés et Min (h/3 ; e) dans le cas des poteaux clavetés lorsqu'il n'est pas prévu d'étaiement de poutre à l'appui, où h est la dimension du poteau dans le sens de la file et e la profondeur d'appui de la poutre.
8.4 Broches des poutres
8.4.1 Vérification des poutres brochées soumises à des efforts latéraux horizontaux
Les effets du vent rendent indispensable la vérification des sections d'extrémités des poutres brochées soumises à une flexion — torsion du fait même qu'elles sont :
fixées aux poteaux à leur sous face ;
chargées par des forces horizontales appliquées à un niveau différent de leur sous face.
Les vérifications à apporter distinguent les poutres avec blochets des poutres sans blochet. Dans le premier cas, deux vérifications s'imposent : d'une part la vérification en flexion composée au niveau de l'appareil d'appui et la vérification de torsion en zone courante de la poutre.
Dans le second cas, il faut en plus vérifier la section horizontale de l'âme au droit de l'about de la poutre en flexion composée.  : Ossatures en éléments industrialisés en béton/NF DTU 23.3 P3 (juin 2008)/image/fig_ABLL_1_30.png)
Figure 30 Principe de vérification des poutres brochées soumises à des efforts latéraux horizontaux
8.4.2 Vérification de flexion composée au niveau de l'appareil d'appui
Cette vérification est à mener comme une vérification de flexion composée en prenant pour limite d'élasticité fictive de l'appareil d'appui 5 MPa dans le cas d'appareil en élastomère non fretté et 12 MPa dans le cas d'appareil en élastomère fretté. Les vérifications sont à mener à l'état limite ultime de résistance sous combinaisons fondamentales et accidentelles.
En outre, il doit être vérifié que sous les actions de service (vent normal), les contraintes sur l'appareil d'appui restent positives (compression) en tout point de sa surface.
8.4.3 Vérification de flexion composée au niveau de la naissance de l'âme de la poutre
Cette vérification considère une section horizontale d'âme limitée par une diffusion à 30° des efforts de l'appui. Elle est réalisée par un calcul de béton armé qui envisage comme armature tendue, le brin situé côté tendu des armatures d'effort tranchant situées dans cette zone. Les efforts appliqués sont, en outre le moment de flexion de renversement (calculé sur la base de l'effort horizontal agissant multiplié par la distance verticale entre son point d'application et le niveau de la section à vérifier), l'effort normal de compression amené par la bielle d'about projeté verticalement sur la section considérée et donc pris égal à l'effort tranchant.
Les vérifications sont à mener uniquement à l'état limite ultime de résistance sous combinaisons fondamentales et accidentelles.
8.4.4 Vérification de torsion en zone courante de la poutre
Ces vérifications sont menées conformément à la norme NF EN 1992-1-1 avec son annexe nationale française (NF EN 1992-1-1/NA), uniquement dans la zone d'établissement de la précontrainte. Elles sont superflues en zone courante de la poutre.
8.4.5 Calcul des contraintes dans les broches
Les broches sont destinées à travailler en goujon. Elles peuvent également être amenées à travailler en compression dans le cadre de charges apportées postérieurement à leur scellement dans les fourreaux des poutres qu'elles assujettissent.
Enfin, sous les effets de flexion latérale (vent donnant lieu à un moment de basculement des poutres), elles peuvent travailler en traction-compression.
Pour ces trois modes de sollicitation, leur contrainte de calcul σ est prise égale à fyk/1,5 pour les combinaisons de service, fyk/1,15 pour les combinaisons fondamentales d'état limite ultime et fyk pour les combinaisons accidentelles.
Les contraintes agissantes de cisaillement pur (effet de goujon) sont à cumuler aux contraintes de traction ou de compression conformément au modèle suivant :  : Ossatures en éléments industrialisés en béton/NF DTU 23.3 P3 (juin 2008)/image/for_ABLL_1_36.png)
avec :
G l'effort agissant de cisaillement de la broche ;
N l'effort normal dans la broche (positif si traction) ;
A la section de la broche.
8.5 Vérification des ailes des têtes des poutres en I sous charges localisées
La vérification de l'appui des abouts de pannes sur les semelles supérieures des poutres en I doit être effectuée à partir d'un calcul de béton armé du type console courte, prenant en compte un nu d'appui de la console situé dans le plan du nu de l'âme de la poutre. La largeur de la section considérée est prise égale à la somme de la largeur de la panne et deux fois le débord c de l'aile de la poutre. Seules les armatures situées au droit de cette largeur peuvent être considérées dans l'étude de la flexion locale.
Dans le cas de pannes de toiture et lorsque l'absence d'armatures de permet pas la vérification précédente, la résistance de l'aile de la poutre porteuse est vérifiée en limitant la contrainte de traction développée dans la section de vérification à 0,5 fctk 0,05/γc, sous sollicitations de service.  : Ossatures en éléments industrialisés en béton/NF DTU 23.3 P3 (juin 2008)/image/fig_ABLL_1_31.png)
Figure 31 Section de vérification des ailes des têtes des poutres en I