Exemple 1

D'une section transversale de poutre soumise à flexion et à tension/compression axiale. Tracez le graphique des forces normales et des moments de flexion. Sur la section la plus chargée, tracez le graphique des contraintes normales le long de la hauteur de la section en fonction de : - la tension/compression, - la flexion, - la somme des deux précédentes.

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Solution

Forces transverses

\begin{aligned} &\sum x=0 \\ &H_{A}=60 kN \\ &\sum M_{A}=5+5 \cdot 5 \cdot 2,5-V_{B} \cdot 5=0 \\ &V_{B}=13,5 kN \\ &\sum y=0 \\ &V_{A}-5 \cdot 5+13,5=0 \\ &V_{A}=11,5 kN \end{aligned}

La fonction moment fléchissant :

\begin{aligned} M(x)=5+11,5 x-\frac{1}{2} \cdot 5 \cdot x^{2} \end{aligned}

Je vérifie si elle est extrême :

\begin{aligned} &\frac{d M(x)}{d x}=11,5-5 x \\ &11,5-5 x=0 \Rightarrow x=2,3 \\ &M(0)=5 kNm \\ &M(5)=0 kNm \\ &M_{\text {extr }}(2,3)=5+11,5 \cdot 2,3-2,5 \cdot 2,3^{2}=18,225 kNm \end{aligned}

Graphique de la force normale et du moment fléchissant

Contraintes normales

\begin{aligned} &\sigma_{N}=\frac{N}{A} \\ &A=10 \cdot 50+10 \cdot 70=1200 \mathrm{~cm}^{2} \\ &\sigma_{N}=\frac{-60 \cdot 10^{3}}{1200 \cdot 10^{-4}}=-0,5 \mathrm{MPa} \\ &\sigma_{G}=\frac{M_{y}}{I_{y}} z \end{aligned}

Caractéristiques géométriques

\begin{aligned} z_{1} &=25 \mathrm{~mm} \\ z_{2} &=55 \mathrm{~mm} \\ A_{1} &=500 \mathrm{~mm}^{2} \\ A_{2} &=700 \mathrm{~mm}^{2} \\ z_{c} &=\frac{z_{1} \cdot A_{1}+z_{2} \cdot A_{2}}{A_{1}+A_{2}}=42,5 \mathrm{~mm} \\ I_{y c} &=\frac{10 \cdot 50^{3}}{12}+500 \cdot(25-42,5)^{2}+\frac{70 \cdot 10^{3}}{12}+700 \cdot(55-42,5)^{2}=372500 \mathrm{~cm}^{4} \\ \sigma_{G}^{d} &=\frac{18,225 \cdot 10^{3}}{372500 \cdot 10^{-8}} \cdot 0,0425=0,21 \mathrm{MPa} \\ \sigma_{G}^{g} &=\frac{18,225 \cdot 10^{3}}{372500 \cdot 10^{-8}} \cdot(0,06-0,0425)=-0,09 \mathrm{MPa} \end{aligned} Le graphique final des contraintes normales est obtenu en ajoutant, aux points caractéristiques (fibres inférieures et supérieures), des contraintes de compression et de flexion