Vérification complète des tiges et blocs de béton avec IDEA StatiCa
L'Eurocode spécifie plusieurs modes de rupture des tiges et des semelles en béton et les divise selon leur type de charge. Dans IDEA StatiCa Connection, on pouvait déjà évaluer les tiges avec certaines limitations : il fallait faire des évaluations manuellement.
En même temps, il était impossible de prendre en compte le ferraillage des blocs de béton. Ceci change maintenant avec IDEA StatiCa Detail 3D, qui ajoute plus de possibilités. IDEA StatiCa Detail 3D n'offre pas d'évaluations habituelles définies dans la norme pour le béton standard. Cependant, avec l'analyse MEF, nous pouvons vérifier si le béton armé satisfait la charge spécifiée et si la rupture du béton qui correspondrait à ces conditions est empêchée. Les applications fonctionnent indépendamment et peuvent être utilisées séparément, mais grâce au lien entre Connection et Detail, il est également possible d'utiliser Detail uniquement comme calcul complémentaire.
Passons maintenant aux conditions de l'Eurocode une par une et les possibilités offertes par les applications.
Effort de traction
L'Eurocode divise le premier type de charge (effort de traction) en 6 cas possibles de rupture de tige ou de bloc de béton (a, b, c, d, e, f) et deux autres pour les semelles avec ferraillage (g, h).
L'image ci-dessous montre schématiquement quel type de rupture vous pouvez évaluer avec l'application Connection et quel comportement peut être ajusté par l'utilisation de béton armé et, par conséquent, l'analyse dans Detail. IDEA StatiCa Connection utilise des formules empiriques de l'Eurocode (EN 1992-4-7.2.1) pour la conception des ancrages (CBFEM), tandis que IDEA StatiCa Detail est entièrement basé sur la méthode des éléments finis (3D CSFM). Certaines options d'évaluation se chevauchent donc dans les deux applications, mais toujours avec une méthode différente.
Les méthodes mises en œuvre dans le logiciel permettent seulement l'utilisation du béton standard dans Connection, tandis que seulement les semelles en béton armé peuvent être considérées dans Detail.
Les principales hypothèses et limites de l'analyse pour IDEA StatiCa Detail 3D sont énumérées dans l'article Limites connues.
a) Rupture d'acier
La rupture d'acier des tiges chargées en traction est vérifiée dans les deux applications. La résistance à la traction de la tige est vérifiée dans Connection selon la formule suivante :
Dans Detail, les tiges sont vérifiées comme les barres de ferraillage ordinaires selon les diagrammes contrainte-déformation définis pour des matériaux particuliers tout en utilisant la valeur de la déformation limite de 5% au maximum (calculée selon l'effet de raidissement par traction, voir plus d'informations dans la Base théorique).
b) Rupture du cône de béton
La rupture du cône de béton peut être vérifiée dans Connection. Cependant, dans Connection, l'application ne peut prendre en compte que le béton standard.
Par conséquent, en cas de rupture du cône de béton, il convient de passer à IDEA StatiCa Detail où il est possible d'effectuer une analyse de l'ensemble du bloc de béton armé. La résistance à la traction du béton est négligée de manière conservatrice, ce qui signifie que la capacité portante en cas de rupture du cône est déterminée par la quantité de ferraillage spécifiée de manière significative. Dans l'image ci-dessous, vous pouvez voir les directions des contraintes principales qui indiquent la forme du cône mentionné ci-dessus. Dans la partie droite, vous pouvez voir les valeurs des contraintes de béton qui sont comparées avec les valeurs limites.
c) Rupture par arrachement
Cette vérification n'est disponible dans Connection que pour certains cas (voir la première image dans cet article). Une évaluation supplémentaire est nécessaire pour les tiges mécaniques post-installées.
Dans Detail, il est possible de mettre en place des tiges par adhérence et spécifier la résistance d'adhérence de conception selon leurs paramètres techniques. Les tiges seront ensuite vérifiées sur la base de ces paramètres. (Applicable uniquement pour le béton armé).
d) Rupture par arrachement et rupture de béton des moyens d'assemblage adhérents
Cette rupture ne peut être détectée que dans Detail où les contraintes de béton et les zones d'ancrage sont évaluées à l'aide de 3D CSFM. Le mécanisme de la rupture combinée par arrachement et du béton dans Detail est basé sur les principes définis ci-dessus et son évaluation fait partie de la vérification de la résistance du béton et de l'ancrage. (Applicable uniquement pour le béton armé).
e) Rupture fragile de béton
Il n'est pas possible de l'évaluer dans Connection. Dans Detail, la rupture fragile est généralement un problème de béton standard où l'utilisation de ferraillage empêche sa production. En même temps, il est possible de voir les contraintes et déformations du ferraillage en compression ou traction et aussi du béton en compression dans l'application Détail.
f) Rupture par éclatement de béton
Pour le béton standard, une vérification empirique selon l'Eurocode dans Connection est possible.
Pour les éléments avec ferraillage, il est possible d'utiliser Detail. La rupture par éclatement du béton est couverte par l'analyse de la résistance du béton lorsque les contraintes de traction sont transférées uniquement par le ferraillage (comme mentionné plusieurs fois ci-dessus).
Vérifications supplémentaires pour les blocs de béton armé :
Pour les semelles armées, une évaluation supplémentaire de ferraillage est nécessaire. La rupture d'acier du ferraillage et la rupture d'ancrage du ferraillage font partie de l'évaluation du ferraillage dans Detail.
g) Rupture d'acier du ferraillage
h) Rupture d'ancrage du ferraillage
Charge de cisaillement
L'Eurocode divise le deuxième type de charge (effort de cisaillement) en 4 cas possibles de rupture de tige ou de bloc de béton (a, b, c, d) et deux autres pour les semelles armées (e, f).
L'image ci-dessous montre schématiquement quel type de rupture vous pouvez évaluer avec l'application Connection et quel comportement peut être ajusté par l'utilisation de béton armé et, par conséquent, l'analyse dans Detail. IDEA StatiCa Connection utilise des formules empiriques de l'Eurocode (EN 1992-4-7.2.2) pour la conception d'ancrage (CBFEM). Tous les types de rupture causés par l'effort de cisaillement peuvent être évalués dans l'application Connection.
Dans IDEA StatiCa Detail 3D, le cisaillement peut être transféré par frottement, tiges ou bêches. Il est important de préciser que seules les semelles sont évaluées. Les tiges et bêches doivent être vérifiées dans Connection ou ailleurs. Encore une fois, il faut souligner que seul le béton armé est autorisé.
a) Rupture d'acier sans bras de levier
La rupture d'acier sans bras de levier des tiges chargées en cisaillement n'est vérifiée que dans Connection. La résistance au cisaillement de la tige est vérifiée dans IDEA StatiCa Connection selon la formule suivante :
L'évaluation n'est pas possible dans Detail.
b) Rupture d'acier avec bras de levier
La rupture d'acier avec bras de levier des tiges chargées en cisaillement n'est vérifiée que dans Connection. La résistance au cisaillement de la tige est vérifiée dans IDEA StatiCa Connection selon la formule suivante :
L'évaluation n'est pas possible dans Detail.
c) Rupture par effet de levier du béton
La rupture par effet de levier du béton des tiges chargées en cisaillement n'est vérifiée que dans Connection. La résistance au cisaillement de la tige est vérifiée dans IDEA StatiCa Connection selon la formule suivante :
La capacité de cisaillement de béton à travers le pied de poteau est ensuite évaluée dans l'application Detail.
d) Rupture du bord de béton
La rupture du bord de béton des tiges chargées en cisaillement n'est vérifiée dans Connection que pour le béton standard. La résistance au cisaillement de la tige est vérifiée dans IDEA StatiCa Connection selon la formule suivante :
La rupture du bord de béton peut être vérifiée dans Detail (béton armé uniquement).
Vérifications supplémentaires pour les blocs de béton armé :
Pour les semelles armées, une évaluation supplémentaire de ferraillage est nécessaire. La rupture d'acier du ferraillage et la rupture d'ancrage du ferraillage font partie de l'évaluation du ferraillage dans Detail.
e) Rupture d'acier du ferraillage supplémentaire
f) Rupture d'ancrage du ferraillage supplémentaire
Conclusion
L'avantage le plus significatif peut être trouvé dans des exemples tels que l'ancrage près d'un bord et d'autres cas où le béton standard ne correspond pas à la charge requise. Il faut spécifier que les tiges et bêches doivent faire l'objet d'une évaluation supplémentaire dans Connection, mais ensemble, ces deux outils fournissent une solution complète.
En raison de la méthode et de la manière dont l'application est conçue, l'application Detail ne convient qu'aux semelles armées.