Annexe A (normative) Détermination des portées utiles des tôles d'acier nervurées
Ce texte figure provisoirement en annexe à la norme NF P 84-206-1-2 (Référence DTU 43.3), en attendant la parution de documents particuliers qui le remplaceront.
Il est rappelé (voir domaine d'application de la norme NF DTU 43.3 P1-1) que la participation des tôles d'acier nervurées à la stabilité d'ensemble ou locale de l'ossature n'est pas traitée.
Généralités
Les portées utiles des tôles d'acier nervurées peuvent être déterminées à l'aide d'essais, ou de calculs à partir du DTU « Justification par le calcul de la sécurité des constructions — Règles de calcul des constructions en éléments à parois minces en acier », de décembre 1978 (DTU P 22-703).
Les performances des tôles d'acier nervurées ainsi déterminées sont considérées aux états limites.
La présente annexe a pour objet de définir les conditions de détermination des portées à partir d'essais.
A.1 Exécution des essais de flexion
A.1.1 Modalités
Les modalités d'essais de flexion sont données dans la norme NF P 34-503 « Couverture — Plaques nervurées en tôles d'acier galvanisées, revêtues ou non — Essais de flexion ».
Dans les essais de chargement réparti sur trois appuis, il est recommandé de mesurer les flèches résiduelles, si possible, jusqu'à la ruine de la maquette.
A.1.2 Programme d'essais de flexion
Ce paragraphe définit le type et le nombre minimal d'essais à réaliser.
Des essais complémentaires peuvent être réalisés afin de préciser ou de compléter le domaine d'emploi des plaques nervurées (essais sur portées intermédiaires, essais sur portées réduites, essais d'arrachement avec densité de fixations réduite...).
La démarche rationnelle pour la conduite des essais est la suivante :
A.1.2.1 Essai A — Essai de charge concentrée (voir annexe I de la norme NF P 34-503)
L'essai consiste à déterminer expérimentalement la portée maximale sur deux appuis d'une tôle d'acier nervurée pour laquelle la ruine survient sous une charge concentrée supérieure ou égale à 200 daN.
A.1.2.2 Essai Ci — Essais sous charge répartie descendante sur deux ou trois appuis (voir paragraphe 3.3.1 de la norme NF P 34-503)
Les quatre essais C1- C2- C3 et C4 à réaliser sont repris dans le tableau A.1 suivant :  : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/tab_ABEU_2_10.png)
Tableau A.1 Tôles d'acier nervurées — Codification des essais de flexion sous charge répartie descendante
La grande portée est la portée maximale d'utilisation pouvant correspondre à la portée définie au paragraphe A.1.2.1.
Toutefois, compte tenu du poids du système de transmission des charges, il est recommandé d'envisager une portée d'essai correspondant à une charge d'utilisation d'au moins 75 daN/m².
Il est par ailleurs recommandé de choisir la petite portée d'essai Lp pour une charge d'utilisation envisageable de l'ordre de 200 daN/m² (minimum 175 daN/m²).
A.1.2.3 Essai Bi — Essais sous charge répartie ascendante (voir paragraphe 3.3.2 de la norme NF P 34-503)
Au moins un essai est effectué, la tôle d'acier nervurée étant fixée sous trois appuis pour la portée maximale d'utilisation (Lg).
Le nombre de fixations correspondra à la densité minimale utilisée en pratique, soit généralement une fixation toutes les deux nervures.
Le type de fixation sera celui utilisé en pratique.
A.2 Interprétation des résultats des essais de flexion pour une épaisseur donnée de tôle d'acier nervurée
A.2.1 Résultat des essais
A.2.1.1 Essai de charge concentrée (A)
Cet essai donne la portée maximale non corrigée des tôles, indépendamment des performances sous chargement réparti.
La charge de ruine est notée A pour une portée Lc. Elle doit être supérieure à 200 daN.
A.2.1.2 Essais sous charge répartie
Corrections des graphiques charges/flèches :
Le bombement éventuel des éléments avant mise en charge peut introduire un décalage des graphiques charge-déformation par rapport à l'origine des coordonnées (charges en ordonnées, flèches en abscisses).
La correction est effectuée en prenant, pour origine réelle des charges, l'intersection de la droite représentative de la variation des flèches avec l'axe des ordonnées.
Charges :
Pour chaque essai réalisé, les charges suivantes sont relevées (voir tableau A.2) :  : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/tab_ABEU_2_11.png)
Tableau A.2 Tôles d'acier nervurées — Codification des charges relevées lors des essais de flexion sous charge répartie
A.2.2 Interprétation des résultats des essais
A.2.2.1 Principes
À partir de chaque essai, on détermine les valeurs :
des moments d'inertie sous charge répartie ;
des moments de flexion correspondant soit à la ruine en travée des profils, soit au critère d'apparition de déformation permanente sur appui intermédiaire.
Ensuite, essai par essai, les paramètres ci-dessus sont corrigés afin de tenir compte des écarts entre épaisseur et limite d'élasticité des tôles effectivement essayées et les valeurs nominales de ces mêmes épaisseur et limite d'élasticité en fabrication courante.
Enfin, pour chaque cas de chargement, on détermine les valeurs de calcul :
des moments d'inertie sous charge répartie ;
des moments de flexion.
A.2.2.2 Corrections en fonction des épaisseurs et des limites d'élasticité
Soit :
tN épaisseur nominale de la tôle d'acier galvanisée ;
te épaisseur moyenne de la tôle d'acier galvanisée mesurée sur chaque maquette ;
fy limite d'élasticité minimale garantie ;
fye limite d'élasticité moyenne mesurée sur chaque maquette ;
-
γt coefficient ayant les valeurs suivantes, selon la tolérance sur épaisseur des tôles d'acier galvanisées (norme NF EN 10143) :
tolérances normales (N) : 0,90 ;
tolérances décalées (D) : 0,96.
On procède essai par essai aux corrections en multipliant les moments d'inertie et moments de flexion calculés par les facteurs ci-dessous :
Moment d'inertie :
 : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/for_ABEU_2_1.png)
Moment de flexion sous chargement réparti :
 : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/for_ABEU_2_2.png)
Moment de flexion sous charge concentrée :
 : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/for_ABEU_2_3.png)
A.2.2.3 Valeurs de calcul
A.2.2.3.1 Moments d'inertie conventionnels
-
Action des charges descendantes :
À partir des essais sur deux et trois appuis, on définit les moments d'inertie conventionnels suivants :
Travée simple :
 : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/for_ABEU_2_4.png)
Travée double :
 : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/for_ABEU_2_5.png)
-
Autres cas de continuité :
 : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/for_ABEU_2_6.png)
avec : n : nombre d'essais ;
E : module d'Young : 210 000 N/mm² ;
Uji : charge ;
Li : portée ;
fi : flèche pour la charge Uji à la portée Li.
-
Action des charges ascendantes :
À partir de (ou des) essai(s) avec trois appuis, on définit :
 : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/for_ABEU_2_7.png)
On vérifie : l'3 ≥ 0,80 l3
Si l'inégalité ci-dessus n'est pas respectée, on doit prendre l3 = 1,20 l'3 et modifier la valeur de lm en conséquence.
A.2.2.3.2 Moments de flexion
-
Action des charges descendantes :
À partir des essais sur deux ou trois appuis, on définit les moments de flexion suivants :
 : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/for_ABEU_2_8.png)
-
Action des charges ascendantes :
À partir de (ou des) essai (s) avec trois appuis, on définit les moments de flexion suivants :
 : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/for_ABEU_2_9.png)
A.2.2.3.3 Moment de flexion sous charge concentrée
À partir de l'essai de charge concentrée, on détermine un moment de flexion comme suit :  : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/for_ABEU_2_10.png)
A.3 Interpolations et extrapolations
A.3.1 En termes de charge
Les valeurs de calcul sont extrapolables pour des charges inférieures à celles soumises à essai.
Pour des charges supérieures à celles soumises à essai, et en l'absence d'essais complémentaires, les valeurs de calcul des moments de flexion sont extrapolables de manière inversement proportionnelle aux charges considérées.
A.3.2 En termes de portée
Les valeurs de calcul sont extrapolables pour des portées supérieures à celles de l'essai.
Pour des portées inférieures à celles de l'essai et en l'absence d'essais complémentaires, les valeurs de calcul des moments de flexion sont extrapolables de manière proportionnelle aux portées.
A.3.3 En termes d'épaisseur
Les valeurs de calculs sont interpolables par simple proportionnalité des épaisseurs nominales de l'essai.
Les valeurs de calculs sont extrapolables :
pour les épaisseurs nominales supérieures, par simple proportionnalité du rapport des épaisseurs nominales ;
pour les épaisseurs nominales inférieures, par simple proportionnalité des épaisseurs nominales, dans la limite d'un écart de 10 %, et à condition que la limite d'élasticité nominale soit accrue dans le même rapport, conformément aux principes du paragraphe A.2.2.2.
A.3.4 En termes de critère de flèche
Les moments d'inertie restent valables pour des critères de flèche plus sévères que ceux considérés aux essais.
A.3.5 En termes de type de perforation
Pour déterminer les valeurs de calculs des moments d'inertie et moments de flexion du même profil mais avec des zones perforées, on peut utiliser des coefficients de raccordement à partir de séries complètes d'essais sur trois appuis uniquement.
A.4 Principes de vérification des tôles d'acier nervurées
On trouvera ci-après de manière exhaustive les vérifications à mener.
Les principaux symboles utilisés pour les charges sont répertoriés dans le tableau A.3.  : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/tab_ABEU_2_12.png)
Tableau A.3 Vérification des tôles d'acier nervurées — Symboles et valeurs des charges
Pour des charges supérieures à 2,4 kN/m², l'extrapolation est admise par « règle de trois » simple sur la portée utile correspondant à 2,4 kN/m² mais avec une vérification particulière des fixations.
— Propriétés issues des essais (voir tableau A.4) :  : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/tab_ABEU_2_13.png)
Tableau A.4 Vérification des tôles d'acier nervurées — Rappel des propriétés issues des essais
Pour chaque profil, on aura ainsi le tableau A.5 :  : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/tab_ABEU_2_14.png)
Tableau A.5 Vérification des tôles d'acier nervurées — Présentation des valeurs de calcul pour chaque profil
 : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/tab_ABEU_2_15.png)
Tableau A.6 Travée simple
 : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/tab_ABEU_2_16.png)
Tableau A.6 Travée simple (fin)
 : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/tab_ABEU_2_17.png)
Tableau A.7 Travées multiples
 : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/tab_ABEU_2_18.png)
Tableau A.7 Travées multiples (fin)
 : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/tab_ABEU_2_19.png)
Tableau A.7 Travées multiples (fin)
A.5 Présentation des résultats
Portées utiles, en mètres :
Critères de flèche : L/x sous total des charges descendantes ;
L/y sous charge d'exploitation.
La fiche technique du produit doit impérativement contenir les informations ci-dessus. Ainsi en « travées multiples », on doit indiquer, conformément au paragraphe A.4, la plus faible portée entre une pose avec trois ou quatre appuis en travées égales.  : Mise en oeuvre des toitures en tôles d'acier nervurées avec revêtement d'étanchéité/NF DTU 43.3 P1-2 (avril 2008)/image/tab_ABEU_2_20.png)
Tableau 8 Vérification des tôles d'acier nervurées — Présentation des résultats
Les valeurs indiquées dans les colonnes « travées multiples » sont considérées valables en cas d'écarts entre portées adjacentes ne dépassant pas 20 %.
Le fabricant est autorisé à adopter une présentation différente et à compléter les informations.