Concevez facilement des voiles de transfert grâce au lien BIM ETABS

Voile de transfert

La conception des voiles de transfert est un sujet complexe car ils se comportent souvent comme des régions D, où l'hypothèse de section plane n'est pas valable, et les formules empiriques habituelles des codes de calcul ne peuvent donc pas être utilisées. Cela signifie que la fonctionnalité de conception intégrée aux logiciels EF globaux, qui repose souvent sur une hypothèse de calcul de poutre ou de poteau, n'est pas adaptée à ce problème.

Pour le voile représenté ci-dessus, les ingénieurs disposent de deux options de conception. La première consiste à utiliser la méthode Bielle-et-tirant ; bien qu'il s'agisse d'une méthode appropriée et efficace, elle implique un travail manuel important et des itérations successives, ce qui peut s'avérer chronophage. La seconde consiste à utiliser une approximation dans un logiciel EF global en évaluant les contraintes principales de traction pour déterminer les besoins en ferraillage et en vérifiant que les contraintes principales de compression restent inférieures à la résistance de calcul du béton.

La deuxième option semble être un choix plus pratique et plus efficace en termes de temps, mais elle recèle un danger caché.

Traction transversale

Lorsque le béton est soumis à une forte compression, il subit souvent des déformations de traction dans la direction perpendiculaire, phénomène appelé traction transversale. Lorsque cela se produit, de microfissures commencent à se former et le béton devient moins confiné et plus faible en compression. Cet effet, connu sous le nom d'adoucissement en compression, signifie que le béton fissuré ne peut pas reprendre autant d'effort de compression que le béton non fissuré. Dans les codes de calcul, cet effet est pris en compte lors de la conception, par exemple, d'une poutre voile. Dans les bielles et les nœuds des poutres voiles, un facteur k dans l'Eurocode (ou β dans l'ACI), avec différentes valeurs selon la situation, est utilisé pour réduire la capacité maximale en compression du béton en raison de l'effet d'adoucissement en compression.

IDEA StatiCa Detail

IDEA StatiCa Detail utilise la CSFM (Méthode du Champ de Contraintes Compatible), qui permet de traiter avec précision les régions B et les régions D. Detail intègre également les effets d'adoucissement en compression dans son analyse grâce à un facteur kc2, offrant ainsi une évaluation plus réaliste et plus sûre de la capacité des bielles comprimées en béton.

IDEA StatiCa 25.1 permet l'importation d'éléments de voile depuis ETABS vers IDEA StatiCa Detail. En utilisant ce lien BIM, les ingénieurs peuvent facilement importer des voiles depuis ETABS pour une analyse plus approfondie dans IDEA StatiCa Detail.

Le voile ci-dessous est le même, importé depuis ETABS et analysé dans IDEA StatiCa Detail. On peut voir dans le coin supérieur gauche qu'avec le ferraillage de base donné, l'analyse à l'ELU indique une rupture même si les contraintes de compression sont similaires (environ 15 MPa). Pourquoi ?

Cette rupture à l'ELU est précisément causée par la prise en compte de l'effet d'adoucissement en compression via le facteur kc2, qui réduit la capacité du béton d'un facteur 0,75. La capacité du béton est donc désormais σc,lim = fcd x k2 = 20 x 0,75 = 15 MPa. C'est pourquoi, avec une contrainte de compression de 15 MPa, le taux de travail (σc/σc,lim) est affiché à 99,5 %.

La solution consiste à ajouter du ferraillage supplémentaire pour soulager une partie de la contrainte de compression dans le béton. Ainsi, le voile de transfert peut satisfaire à la vérification normative comme indiqué ci-dessous. L'exigence d'ajouter un ferraillage de compression supplémentaire serait autrement ignorée si les ingénieurs n'utilisaient pas IDEA StatiCa Detail.

Si vous ne l'avez pas remarqué, dans le coin supérieur gauche, le résultat à l'ELS, qui inclut la limitation des contraintes, la flèche (avec l'effet à long terme) et l'ouverture des fissures, est également pris en compte dans IDEA StatiCa Detail. Le résultat à l'ELS est quelque chose que les deux autres approches décrites ci-dessus ne peuvent pas produire. 

Ainsi, en utilisant IDEA StatiCa Detail, les ingénieurs peuvent être pleinement informés du comportement de leur voile de transfert, non seulement à l'ELU, mais aussi à l'ELS.

Rapport

Une fois la conception terminée, les ingénieurs peuvent produire un rapport complet présentant tous les résultats d'analyse pour soumission. De plus, un bordereau de matériaux pour les armatures peut également être généré à des fins de fabrication.

Conclusion

La conception des voiles de transfert exige une attention particulière aux interactions de contraintes complexes qui se produisent dans les régions D. Les approches simplifiées ou l'utilisation directe des résultats d'un logiciel EF global peuvent négliger des effets importants tels que l'adoucissement en compression, conduisant à une surestimation de la capacité du béton. En utilisant IDEA StatiCa Detail et son analyse basée sur la CSFM, les ingénieurs peuvent prendre en compte ces comportements non linéaires avec précision, garantissant ainsi que les exigences à l'ELU et à l'ELS sont correctement vérifiées.

Ressources

• Tutoriel pour le lien BIM ETABS vers Detail