Detail 3D – Semelles en béton armé (BETA)
IDEA StatiCa introduit Detail (3D Beta) pour résoudre des tâches 3D telles que l’ancrage dans les blocs de béton. La solution vous permet d’effectuer la conception sans simplification excessive et d’obtenir des vérifications à l’état limite ultime (ELU). La méthode mise en œuvre dans IDEA Statica Detail (3D Beta) est basée sur la méthode des champs de contrainte compatibles déjà éprouvée et qui a été ajustée pour pouvoir résoudre des problèmes 3D (contrainte triaxiale). De plus, l’élément de base est modifié selon la troisième dimension. Le bloc de béton est l’élément de base représentant le béton et peut être déformé dans les trois directions. Pour rendre possible la création d’un modèle complexe de fondations, nous avons implémenté des entités telles que l'appui surfacique, pied de poteau, ancrages, etc. Toutes ces entités et leurs fonctionnalités sont décrites dans la suite de cet article.
Forme du bloc de béton
Le bloc de béton peut être modélisé grâce au type d'élément appelé « Bloc de béton », dont la géométrie peut être définie de deux manières :
- Forme rectangulaire – Cette option est adapté pour définir des semelles à base rectangulaire avec une hauteur constante. La définition de décalages pour tous les bords du bloc permet également de modéliser des semelles inclinées.
- Base polygonale avec une hauteur définie : la deuxième option pour définir la forme de la semelle est en tant que polygone quelconque. Cependant, il n’est pas possible de créer des inclinaisons comme dans l’option précédente.
Appuis surfaciques
L'appui surfacique est le seul type d’appui qui peut être défini pour le modèle solide. Il existe deux options pour la définition de la forme : elle peut être définie soit pour la surface entière, soit comme une zone générale dont le contour est déterminé par une polyligne.
L’avantage de l'appui surfacique est la possibilité de définir la rigidité et le comportement non-linéaire qui simule le contact avec le sol. Les appuis définis par la forme générale (polyligne) peuvent être utilisés pour simuler des pieux.
Appareils de transfert de charge
Deux entités de transfert de charges ont été développées spécialement pour les ancrages :
- Pied de poteau – La forme du pied de poteau peut être définie comme un rectangle ou une polyligne quelconque. Le pied de poteau peut être modélisé avec la partie du poteau (option « Transfert de charge – Poteau ») ou sans poteau (option « Transfert de charge – Efforts »). Lorsque l’option « Transfert de charge – Efforts » est sélectionnée, la charge définie est appliquée directement au pied de poteau. Lorsqu'un poteau en acier est défini (par sa section et sa longueur), la charge est appliquée en haut du poteau et sa rigidité aide à repartir correctement la contrainte sur le pied de poteau.
- Tige seule – Une simple tige est un élément 1D qui permet le transfert de l'effort axial. La tige peut être automatiquement interconnectée avec le pied de poteau ou peut être chargée directement par la charge ponctuelle*.
*Il existe plusieurs limites pour les tiges dans la version BETA.
La tige ne transmet que la compression et la traction. Le cisaillement, s’il est importé de l'application Connection, est transféré par frottement entre le bloc de béton et le pied de poteau. Seul l'effort axial peut être appliqué à la tige.
Il existe deux types de tiges différents disponibles dans l’application Detail :
- Coulées en place – Ferraillage
- Par adhérence
Pour la tige par adhérence, un autre paramètre entre dans l’analyse : la résistance d’adhérence. Cette valeur est paramétrée par défaut sur 2 MPa et doit être ajustée par l’utilisateur selon les informations de la fiche technique du fabricant de la tige.
Chargements
L’ajout d’un groupe d'efforts et d’une charge surfacique est essentiel pour faciliter l’utilisation. Au total, nous prenons en charge trois types de charge :
- Charge surfacique – La charge surfacique peut être appliquée à n’importe quelle surface en béton. Elle peut être appliquée sur la surface entière ou seulement sur la partie déterminée par son contour (polyligne).
- Charge ponctuelle
- Groupe d'efforts – Le groupe d'efforts est une entité qui définit plusieurs charges ponctuelles agissant comme un groupe. Il peut être appliqué sur le pied de poteau ou la surface de béton. Ce type de charge peut être utilisé pour simuler les efforts dans les soudures en transférant les contraintes du poteau au pied de poteau.
Ferraillage
Un nouveau type de ferraillage a été développé pour permettre aux semelles d’être suffisamment ferraillée. Un groupe de barres offre plusieurs options pour la définition des armatures :
- Par deux points
- Sur le bord de surface – un lit de ferraillage est créé parallèlement à la surface sélectionnée. L’utilisateur définit plusieurs barres dans un lit et le nombre de lits parallèles à la surface sélectionnée.
- Sur le bord de surface ou sur plusieurs bords – Cette option permet la modélisation des lits des armatures avec une forme complexe (courbe plane liée à n'importe quelle surface en béton). Le lit est donc déterminé par une seule barre. Cependant, plusieurs lits parallèles peuvent être définis. L’enrobage en béton peut être défini indépendamment pour chaque bord. C’est la meilleure option pour modéliser les étriers.
- Sur polyligne
Résultats
Dans l’onglet « Vérification », vous découvrirez trois résultats fondamentaux à l’ELU (État limite ultime).
Les résultats des contraintes et déformations dans le béton et le ferraillage sont présentés dans l'option « Résistance ». La résistance d’adhérence et les valeurs associées se trouvent dans l'option « Ancrage ». Une valeur très importante de déformation non-linéaire est présentée dans l'option « Complémentaire ».
Limites de la version 3D BETA
L’objectif de la version BETA publiée est de donner à nos utilisateurs la possibilité de se familiariser avec elle, de tester la solution et de nous faire part de leurs commentaires. Pour clarifier les attentes de la version BETA de 3D Detail, il existe certaines limites dans la version actuelle :
- Il n’y a pas de transfert de l'effort de cisaillement dans les tiges – le cisaillement est transféré uniquement par frottement entre le pied de poteau et la surface du bloc de béton.
- Les résultats de l’analyse et vérifications sont limités à l’état limite ultime (ELU)
- Le temps de calcul d’un seul modèle d’un bloc de béton et d’un pied de poteau avec une grille de tiges peut prendre jusqu’à 10 minutes
- Des sections/coupes pour la visualisation des résultats seront disponibles dans la version BETA 2
- Le poids propre des éléments du modèle n’est pas pris en compte
- Un seul bloc de béton peut être utilisé dans le modèle
La solution 3D pour Detail fait l’objet d’un développement intensif et d’un processus de vérification. Avec la version 24.0, la première BETA de 3D Detail est publiée, la BETA 2 est attendue en juillet 2024 avec des améliorations dans l’interprétation des résultats, réduisant la liste des limites actuelles et apportant des fonctionnalités supplémentaires. La version BETA de 3D Detail sera transférée vers la version ALPHA après avoir terminé le processus de vérification approfondi et sera publiée avec la version 24.1.
Description du modèle et vérifications
Pour en savoir plus sur le modèle analytique 3D Detail, lisez l’article de base théorique :
Aussi, les premières vérifications du modèle 3D Detail et des résultats ont été publiées dans les articles suivants :
- Vérification 3D Detail : Test de flexion simple
- Vérification 3D Detail : Test de tige
- Vérification 3D Detail : Tests de cisaillement dans les poutres avec peu d'étriers
De plus, vous pouvez vous référer aux articles de base théoriques sur l'application Detail qui concernent à la fois les modèles 2D et 3D concernant les éléments finis et l’interprétation des résultats ELU :
Nous vous donnons l'accès anticipé à cette version BETA pour que vous puissiez l'essayer vous-même pendant que l'on continue son processus de vérification approfondi. Elle est accessible aux utilisateurs actuels possédant la dernière version et une maintenance valide. Si vous remplissez les conditions, vous pouvez demander l'accès gratuit en cliquant sur l'icône Beta Detail dans le ruban de l'application Connection qui vous amènera à cette page d'accueil où vous pouvez remplir le formulaire et demander à joindre le programme Beta pour obtenir l'accès gratuit à 3D Detail.
Remarque : Les vérifications dans 3D Detail ne concernent actuellement que l’Eurocode (EN).