Veuillez noter que cette conception réelle utilise une géométrie optimisée susceptible de déclencher des avertissements standard de dispositions constructives selon l'EN. Nous conservons les paramètres d'origine par souci d'authenticité. Voir la figure ci-dessous.
Si vous souhaitez passer la conception de l'assemblage et accéder directement à l'analyse Detail 3D, téléchargez le fichier Detail 3D et poursuivez au chapitre 5.
1 Nouveau projet
Lancez IDEA StatiCa Connection. Tout commence dans l'onglet Acier.
Ajustez les paramètres par défaut des Matériaux, puis cliquez sur Créer un projet vierge.
2 Conception
Après avoir créé un projet vierge, remplacez la section transversale d'un élément par UB 610 x 305 x 238.
Ajoutez maintenant une autre opération de fabrication et sélectionnez la Platine de base.
Poursuivez avec l'opération suivante et choisissez une Grille d'éléments de fixation ou Contact pour créer des goujons à tête.
Ajoutez une autre Grille d'éléments de fixation ou Contact pour créer des ancrages de ferraillage.
Modifiez la rotation du ferraillage dans l'opération GRD2 en sélectionnant Éditeur.
Ajoutez une plaque de raidissage.
Soudez la plaque de raidissage à la platine de base à l'aide de l'opération Soudure générale ou contact .
Ajoutez l'opération Coupe de l'élément.
Ajoutez la dernière opération dans Connection, Grille d'éléments de fixation ou Contact.
Modifions le paramètre Efforts dans pour définir la position de l'articulation.
Saisissez les efforts internes pour l'ancrage.
- Remarque : nous utiliserons uniquement un chargement en cisaillement pour cette poutre. Afin de simplifier le tutoriel, l'effort de chaînage de la combinaison accidentelle à l'ELU, pris en compte dans le projet réel, a été exclu.
3 Vérification
Passez à l'onglet Vérification -> Calculer. La vérification normative met en évidence le mode de ruine des ancrages. Par défaut, le bloc de béton est supposé fissuré.
Examinons les résultats. Sélectionnez Contrainte équivalente, Effort dans les boulons, Maillage, Déformée et Ancrages. De manière générale, le tableau indique quels ancrages sont validés et lesquels ne le sont pas.
Passons maintenant en revue le détail des ancrages défaillants afin d'identifier les vérifications normatives satisfaisantes et celles qui ne le sont pas.
Raison de l'échec de la vérification des ancrages :
- Selon EN 1992-4, Cl. 1.2(4), le calcul des groupes d'ancrages comportant différents types d'ancrages n'entre pas dans le domaine d'application de la norme. En conséquence, la vérification normative échoue par défaut. Pour vérifier correctement cette configuration, une analyse détaillée avec le module 3D Detail est nécessaire.
- Cette limitation peut être facilement levée dans Detail 3D, fondé sur la méthode CSFM, qui remplace l'évaluation analytique simplifiée dans Connection par une analyse rigoureuse des contraintes-déformations en 3D.
Armature complémentaire (EN 1992-4 – 7.2.1.9 ; 7.2.2.6) :
- La vérification normative analytique échoue pour le cône de béton, ce qui nécessite une armature complémentaire pour transférer la totalité des efforts de traction (356,3 kN) et de cisaillement (400,0 kN). Ce point est critique en raison de la configuration d'ancrages « mixtes ».
- Cette limitation peut être facilement levée dans Detail 3D afin de confirmer l'efficacité du ferraillage. En cas de vérification manuelle, supposez une capacité nulle du béton et assurez-vous que la section de ferraillage couvre l'ensemble des efforts indiqués.
Profondeur d'ancrage (EN 1992-1-1 – Équation 8.6)
- L'avertissement relatif à une profondeur d'ancrage insuffisante apparaît car ce tutoriel représente un exemple réel avec un voile mince et des ancrages peu profonds. L'intégrité structurelle de la conception est démontrée plus loin dans l'application Detail.
4 Export
Prérequis pour l'export :
- Le modèle doit être calculé et les résultats inclus.
Accédez à l'onglet Vérification -> Vérification BA -> Enregistrer.
L'export est autorisé uniquement pour la topologie d'ancrage. L'export permet le transfert des éléments suivants :
- Le bloc de béton
- Les ancrages
- La platine de base
- Les charges
Informations et paramètres supplémentaires, définis selon les réglages correspondants dans Connection :
- Transfert du cisaillement (par les ancrages, les bêches et le frottement)
- Matériau
- Type d'ancrage : post-installé (scellement chimique) / coulé en place
- Type d'ancrage à l'extrémité : rondelle / droit / crochet / goujon à tête
- Coefficient de frottement
5 Conception
Cette section vous permet de modifier les éléments, les appuis, les charges et les combinaisons, et d'ajouter un ensemble de ferraillage.
Appui
Dans cet exemple, l'assemblage est ancré dans un voile continu sur tous ses côtés. Pour de tels sous-modèles, nous utilisons des appuis rigides avec ferraillage continu. Cette configuration simule la continuité du voile et permet le transfert de la traction malgré les réglages en compression seule, sans nécessiter de définitions de rigidité complexes.
Appliquons les appuis au modèle :
Dispositifs de transfert
Les ancrages sont importés depuis IDEA StatiCa Connection. Comme le projet comporte deux types d'ancrages différents, nous séparons le transfert des charges afin de garantir un comportement sûr et prévisible. Cette approche est conforme à la pratique courante de l'ingénierie au Royaume-Uni pour contourner la limitation de l'EN 1992-4 (Cl. 1.2(4)), qui exclut les groupes d'ancrages mixtes du domaine d'application de la norme. En affectant le cisaillement et la traction à des groupes d'ancrages spécifiques, nous établissons un cheminement des charges vérifié et conforme aux exigences de sécurité.
Ancrages SF1 – SF6 : activez Actif pour le transfert du cisaillement et désactivez Actif pour le transfert des efforts axiaux.
Ancrages de ferraillage SF7 – SF10 : procédez à l'inverse – désactivez Actif pour le transfert du cisaillement et activez Actif pour le transfert des efforts axiaux
Si vous conceviez une fondation à partir de zéro dans l'application Detail, les deux options seraient activées par défaut. Lors du transfert du cisaillement, vous devez déterminer quels ancrages résisteront à l'effort et les sélectionner en conséquence. Cela est conforme aux exigences de l'EN, qui précisent que le cisaillement ne doit être affecté qu'aux ancrages effectifs pour la vérification de la rupture de bord du béton.
Ferraillages
Augmentons la hauteur et la largeur du bloc de béton. Cela offre une vue plus claire du modèle et permet d'observer le profil complet des contraintes le long des armatures.
Définissez l'enrobage du béton à 30 mm ; cette valeur servira de valeur par défaut pour le ferraillage. Définissez également le type d'ancrage par défaut pour les barres longitudinales et les étriers.
Avant de définir le ferraillage, désactivez le bouton Armatures. Ainsi, seul le groupe de barres que vous sélectionnez est visible, ce qui garde la vue claire et épurée.
Ensuite, insérez un nouveau ferraillage en surface pour créer le ferraillage longitudinal horizontal continu (ferraillage principal sur les deux faces).
Dupliquez l'opération pour ajouter le ferraillage vertical continu sur les deux faces et ajustez les paramètres comme indiqué ci-dessous.
Selon les calculs de structure, aucun ferraillage de cisaillement supplémentaire n'est requis en dehors du périmètre de cisaillement. Les étapes suivantes se concentrent donc uniquement sur la création du ferraillage de cisaillement dans le périmètre de cisaillement, d'après le projet d'origine.
Copiez l'élément de ferraillage existant et modifiez-le pour obtenir les épingles appropriées représentant le ferraillage de cisaillement.
Dupliquez l'opération GB3D3 et mettez à jour les options ci-dessous pour définir le ferraillage de cisaillement.
Poursuivez en copiant l'opération GB3D4 et en modifiant les paramètres.
Maintenant, copiez l'opération GB3D5 et modifiez ses paramètres pour satisfaire aux exigences du périmètre de cisaillement.
Réutilisez l'opération GB3D3 en la copiant et en ajustant les valeurs.
Copiez l'opération GB3D7 et modifiez les options.
Créez une autre copie de l'opération GB3D5 et appliquez les modifications ci-dessous.
Enfin, copiez l'opération GB3D9 et mettez à jour les dernières options de ferraillage.
Définissons maintenant le ferraillage de cisaillement constructif. Bien qu'il ne soit pas exigé par le calcul de structure — le béton seul satisfaisant la vérification de la résistance au cisaillement dans ce cas précis —, nous devons tout de même respecter les règles normatives de dispositions constructives. De plus, IDEA StatiCa Detail exige que le modèle reflète fidèlement la disposition réelle du ferraillage.
L'espacement irrégulier permet d'organiser les épingles de manière systématique.
- Remarque : d'un point de vue du calcul, la définition de ce ferraillage dans l'application Detail est essentielle. Comme indiqué dans le fondement théorique de la méthode CSFM, et également mentionné dans l'ouvrage de Kaufmann sur la CSFM.
Copiez l'opération GB3D11 et modifiez les options.
Conception finale du ferraillage.
Charges et combinaisons
Les combinaisons sont reprises depuis IDEA StatiCa Connection. Toutes les conséquences de l'import sont décrites
dans cet article.
Ajoutons le poids propre :
Créez une combinaison avec le poids propre et ajoutez le coefficient de poids propre = 1,35 conformément à l'EN 1991-1-1
6 Vérification
Avant de lancer l'analyse, nous recommandons vivement de définir le multiplicateur de maillage à 2 ou 3 afin d'accélérer le calcul. Bien que cette étape ne soit pas obligatoire, elle réduit considérablement le temps de calcul et permet de détecter rapidement d'éventuels problèmes de divergence. Si l'analyse se déroule correctement, vous pouvez ensuite rétablir le multiplicateur de maillage à 1 pour les résultats finaux.
Distribution des contraintes principales de compression dans le volume de béton.
Les réactions d'appui et l'équilibre statique entre les charges extérieures et les réactions. Le cas idéal est d'obtenir un zéro absolu dans la vérification normative « Check equilibrium », ce qui garantit le transfert complet des efforts. De faibles résidus, de l'ordre de 1 kN et 1 kNm, peuvent être des artefacts numériques.
Résultats
Contrainte principale équivalente
La contrainte principale équivalente (EPS) dans le béton est déterminée à partir du comportement triaxial du bloc de béton. Les zones soumises aux sollicitations les plus élevées sont identifiées et mises en évidence. Afin d'évaluer l'effet du confinement par rapport à la compression uniaxiale, la contrainte équivalente est calculée à l'aide du facteur kappa.
La plage des contraintes est modifiable à l'aide de la fonction de plage. Elle révèle la zone concernée par ces plages de contraintes et permet de voir comment la contrainte se concentre dans le Detail lui-même.
Coupe de résultats
Pour inspecter le comportement interne du bloc de béton, utilisez le bouton + Nouveau afin de créer des Sections et ajustez leur définition du plan (position et rotation) dans la fenêtre des propriétés pour couper à travers les zones critiques. Cela met en évidence les zones où le béton subit une déformation plastique. Vous pouvez enregistrer ces vues dans la Galerie pour votre Rapport final. Plus d'informations sont disponibles dans cet article.
Contrainte dans les armatures
Les résultats indiquent la contrainte dans les armatures. Les valeurs détaillées de contrainte, de déformation et de taux de travail pour tous les groupes de barres figurent dans l'onglet Ferraillage.
L'onglet de vérification des ancrages donne un aperçu du comportement des ancrages en termes de contrainte, de déformation et de transfert des efforts. Il confirme que les ancrages SF1-SF6 sont désactivés en traction et ne reprennent que le cisaillement. À l'inverse, l'autre groupe d'ancrages, SF7-SF10, ne reprend la charge qu'en traction.
Ancrage
L'onglet Ancrage vérifie la résistance d'adhérence entre le ferraillage et le béton. Il garantit que la longueur d'ancrage fournie est suffisante pour transférer les efforts. La vérification compare la contrainte d'adhérence réelle (τb) à la résistance d'adhérence ultime (fbd) afin de prévenir la rupture par arrachement. Vous pouvez afficher ces résultats séparément pour le ferraillage et pour les ancrages.
Déformations
Passez à l'onglet Auxiliaire et activez Déformation. Bien que des limites de déformation ne soient pas prescrites à l'ELU (état limite ultime), l'examen de la déformée constitue un contrôle de cohérence essentiel. Il permet de s'assurer que le modèle est stable et ne présente pas de déplacements ou de rotations irréalistes (par exemple, en raison d'éléments déconnectés). Ce contrôle visuel aide à identifier rapidement d'éventuels problèmes de modélisation.
7 Rapport
Enfin, accédez à Rapport -> Détaillé -> Générer. IDEA StatiCa propose un rapport entièrement personnalisable, à imprimer ou à enregistrer dans un format modifiable.
Vous avez effectué une vérification complète selon l'EN 1993-1-8 (assemblages acier), l'EN 1992-4 (ancrages) et l'EN 1992-1-1 (structures en béton). L'assemblage acier et l'ancrage ont été vérifiés dans IDEA StatiCa Connection, tandis que l'intégrité du bloc de béton et le ferraillage ont été analysés dans IDEA StatiCa Detail à l'aide de la méthode CSFM conforme à l'EN 1992-1-1.
