Une poutre mixte est un élément de construction généralement constitué d’une dalle en béton armé fixée et supportée par des poutres profilées en acier. Les poutres composites sont plus résistantes que la somme de leurs éléments constitutifs et présentent une combinaison favorable des caractéristiques de résistance des deux matériaux. Cela signifie qu’une poutre composite en acier et en béton possédera 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 mixte acier et béton armé est cependant la plus couramment utilisée.
L’assemblage de deux matériaux différents pour former un composite ne combine pas seulement les forces collectives des deux matériaux. Former une union entre des matériaux pertinents améliore en fait leurs caractéristiques physiques et rend le composite plus résistant que la somme de leurs forces. Dans la construction à grande échelle, l’acier et le béton sont les combinaisons les plus fréquemment utilisées pour les poutres mixtes. Le béton confère la masse, la rigidité et la résistance à la compression du composite et réduit la déflexion et les vibrations dans la dalle. Les éléments en acier confèrent à la poutre sa résistance à la traction avec d’excellents rapports résistance/poids et des temps de construction rapides.
L’une des parties les plus importantes d’une poutre composite sont les points de fixation ou les connecteurs de cisaillement entre les deux matériaux. La connexion correcte des deux parties du composite permet aux matériaux d’agir comme une unité et donne à la poutre composite sa résistance inhérente. Ces connecteurs de cisaillement sont généralement des goujons soudés aux poutres en acier et fixés dans la dalle de béton. Le nombre et la taille de ces connecteurs de cisaillement sont soigneusement calculés car ils représentent une partie critique des performances mécaniques des composites.
Une poutre mixte béton-acier peut utiliser des dalles de béton préalablement coulées ou être coulée sur place. 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 tôle de tablier profilée avant le coulage du béton. Ce tablier est généralement en tôle d’acier de faible épaisseur présentant des profils différents selon l’application.
La tôle est posée sur les poutres, puis des connecteurs de cisaillement sont fixés sur les poutres soit par un procédé de « soudage traversant » soit par tir de grenaille. Une fois le tablier en place, le béton est coulé sur le dessus et des barres d’armature ajoutées. Le tablier sert à obturer ou à contenir le béton humide et confère également de la résistance au composite une fois que la dalle a durci.
Plusieurs autres types de poutres composites sont utilisés dans la construction à plus petite échelle. Il s’agit notamment de poutres en bois qui supportent des bandes de béton léger utilisées comme dalles de plancher dans de nombreuses maisons en bois. Les boîtes composites en résine remplies de béton sont souvent utilisées dans la construction de ponts. Ils sont solides, rapides à fabriquer et relativement légers nécessitant 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 forces partagées que les poutres plus traditionnelles en acier et en béton.