Exemple de dimensionnement des aciers dans une poutre rectangulaire soumise à de la flexion simple (poutre articulée + appui simple).

Calcul des effets des actions. Les expressions utilisées pour évaluer les efforts nécessaires au dimensionnement des aciers sont :
$\mathrm M = \dfrac{pl^2}{8}$ et $\mathrm V_0 = \dfrac{pl}{2}$
Combinaisons fondamentales à l’ELU : $1,35 \times 70 + 1,5 \times 120 = 274,5~\rm kN /m$ $\rightarrow \Rightarrow \mathrm M_u = 6725,25~\rm m.kN$ et $\mathrm V_u = 1~921,5~\rm kN$
Combinaison caractéristique à l’ELS : $\rm 70+120=190~kN/m \Rightarrow \rm M_{se}=4655~m$.
$\rm kN$ et $\rm V_{se}=1~330~kN$
Combinaison quasi-permanente à l’ELS : $\rm 70 + 0,5 \times 120=130~kN/m$ $\Rightarrow \rm M_{se,\mathcal{qp}} = 3~185~m$.
$\rm kN$ et $\rm V_{se,\mathcal{qp}} = 9~10~kN$
La classe environnementale correspondant à l’hypothèse « environnement humide » correspond à $\rm XC3$. La classe structurale de base est $\rm S4$.
L’ouvrage doit durer plus de $100$ ans $\rightarrow +2 \rightarrow$ on passe à $\rm S6$.
Béton $\rm C40/50 \rightarrow -1 \rightarrow$ on passe à $\rm S5$.
Pas de cendre volante $\rightarrow -1 \rightarrow$ on passe à $\rm S4$.
Enrobage compact (préfabrication avec béton ferme) $\rightarrow$ non $\rightarrow$ on reste à $\rm S4$.
Le tableau à double entrée permet de définir l’enrobage $\rm C_{min,dur} = 25~mm$.
$\rm C_{min, b} = max [\phi \text{ diamètre des armature }$ ; $\phi_n \text{ équivalent paquets de barres}]$
$\rm C_{min, b} = max[40~ ; 56,57] = 56,57 ~\rm mm$.
$\rm C_{min} = max [C_{min, b}~ ; C_{min, dur} ; 10~mm]$ $\rm =56,57~mm$.
Tolérance de positionnement des aciers longitudinaux. $\rm \Delta_{C_{dev}} = 10~mm$.
Il n’y a pas de protection spécifique des aciers (peinture anti-rouille, aciers inox) et il ne s’agit pas d’une longrine de fondation. Bilan : $\rm C_{nom} = 56,57+10 = 66,57~mm$
$c = 66,57 + 2 \times 40 + \dfrac{20+6}{2} + 14$ $\rm = 173,57 \approx 175~mm$ et $d - h -c = 1,25 - 0,175$ $= \rm 1,075~m$
$f_{cd} = \alpha_{cc} \dfrac{f_{ck}}{\gamma_c} = 1 \times \dfrac{40}{1,5} = 26,66~\rm MPa$
$f_{yd} = \dfrac{f_{yk}}{\gamma_s} = \dfrac{500}{1,15} = 434,8~\rm MPa$
$\lambda = 0,8$
$\eta = 1$
$\varepsilon_{cu^2} = 3,5~‰$
$\varepsilon_{yd} = \dfrac{f_{yd}}{\rm E_s} = \dfrac{434,8}{200~000} = 2,17~‰$
$\mu = \dfrac{\mathrm M_u}{bd^2f_{cd}}$ $= \dfrac{6,72525}{0,55 \times 1,075^2\times 26,6}$ $= 0,398$
$\alpha = \dfrac{1}{\lambda\eta} \left[\eta - \sqrt{\eta(\eta - 2\mu)}\right]$ $= 1,25 \times \left[1 - \sqrt{1 - 2\times 0,398}\right]$ $= 0,685$
$\alpha_{\rm R} = \dfrac{\varepsilon_{cu^2}}{\varepsilon_{cu^2}+\varepsilon_{yd}} = \dfrac{3,5}{3,5 + 2,17} = 0,617$
$\mu_{\rm R} = \lambda\alpha_{\rm R}\eta\left(1 - \lambda \dfrac{\alpha_{\rm R}}{2}\right)$ $= 0,8 \times 0,617 \times 1 \left(1-\dfrac{0,8 - 0,617}{2}\right)$ $= 0,371$ $\Rightarrow \mu \geq \mu_{\rm R} \Rightarrow \rm A' \neq 0$
Les aciers comprimés sont nécessaires. Calcul du moment ultimes résistant et du moment complémentaire :
$\mathrm M_{u\rm R} = \mu_{\rm R} bd^2 f_{cd} = 0,371\times 0,55\times 1,0752\times 26,6$ $\rm =6,27242~m.MN$
$\Rightarrow \mathrm M_c = \mathrm M_u - \mathrm M_{u\rm R}$ $= 6,72525 - 6,27242$ $\rm = 0,45283~m.MN$
L’enrobage de calcul des aciers comprimés donne :
$c '=66,57 + 14 + \dfrac{40}{2}$ $\rm = 100,57~mm$ $\Rightarrow d_2 = 1,25 - 0,175 - 0,10057$ $\rm = 0,97443~m$
$\mathrm{A_2 = A'} = \dfrac{\mathrmM_c}{d_2f_{yd}} = \dfrac{0,45283}{0,97443 \times 434,8}$ $\rm = 0,001069~m^2 = 10,69~cm^2$
$\mathrm A_1 = \dfrac{\mathrm M_{u\rm R}}{ f_{yd}d\left(1 - \frac{\lambda\alpha_{\rm R}}{2}\right)}$ $=\dfrac{6,27242}{434,8 \times 1,075 \times \left(1-\frac{0,8\times 0,617}{2}\right)}$ $\rm = 0,017817~m^2 = 178,17~cm^2$
Aciers comprimés en partie haute : $\rm A' =10,69~cm^2 \Rightarrow 4~HA$ $~\rm 20 = 12,566~cm^2$
Aciers tendus en partie basse :
$\rm A = A_1+ A_2 = 178,17 + 10,69 = 188,86 ~cm^2$
$\rm\Rightarrow 3 \text{ lits de 4 HA } 40 + 1 \text{ lit de }$ $\rm [2~HA~40 + 2~HA~32]$ $\rm = 192,014~cm^2$
