Assemblages à moment - calculez-les tous !
De manière générale, l'assemblage à moment est un assemblage qui, en plus des efforts normaux et de cisaillement, permet le transfert des moments fléchissants entre deux éléments structurels ou de la structure vers la fondation.
On trouve un certain type d'assemblage à moment dans presque toutes les structures, mais leur utilisation typique concerne
- les portiques transversaux des halles métalliques
- les portiques des structures à plusieurs niveaux
- les portiques de contreventement en alternative aux voiles de stabilité
Il existe plusieurs types de classification :
Selon la section transversale utilisée :
- Sections ouvertes
- Sections creuses
- Combinées
Selon les éléments d'assemblage :
- Soudé (uniquement)
- Boulonné (uniquement)
- Combiné
Selon l'utilisation dans les structures parasismiques :
- Parasismique
- Non parasismique
Selon la typologie
- Platine d'extrémité pleine hauteur
- Platine d'extrémité débordante
- Platine d'extrémité débordante raidie
- Poutre avec jarret
- etc.
Le plus souvent, lorsque nous parlons d'assemblages à moment, nous évoquons les assemblages rigides. Mais nous ne devons pas oublier les assemblages semi-rigides (ou partiellement encastrés), qui peuvent également transmettre des moments fléchissants significatifs. La rigidité de l'assemblage à moment est cruciale et vous trouverez des informations utiles dans notre article de blog dédié à ce sujet.
Du point de vue de la conception structurelle, le monde se compose de deux types de régions continentales : les zones à activité sismique et les zones sans activité sismique.
C'est l'emplacement de la structure conçue qui est déterminant pour les options et les limites prises en compte par le concepteur. Lorsque la structure doit être traitée comme une structure parasismique, le modèle structurel global doit être ajusté très précisément au comportement attendu sous chargement sismique. La rigidité latérale structurelle doit être assurée par une typologie structurelle appropriée. À cette fin, les ingénieurs structure font principalement appel aux contreventements diagonaux, aux voiles de cisaillement ou aux portiques à résistance aux moments (MRF).
Assemblages sismiques AISC
Il existe une liste d'assemblages appropriés pour ces portiques, définie par les guides de conception américains. Ils sont connus sous le nom de Prequalified Connections spécifiés dans l'ANSI/AISC 358-16.
Vous pouvez trouver quelques exemples dans les images ci-dessous :
- Section de poutre réduite (RBS)
- Platine d'extrémité débordante non raidie boulonnée (BUEEP)
- Platine d'extrémité débordante raidie boulonnée (BSEEP)
- Platine d'aile boulonnée (BFP)
- Aile non renforcée soudée - âme soudée (WUF-W)
- Équerre boulonnée Kaiser (KBB)
- Assemblage à moment Simpson Strong-Tie (Strong Frame)
- Assemblage à moment double té
Assemblages à moment pour HSS (sections creuses en acier)
Comme nous l'avons mentionné précédemment, les assemblages à moment ne sont pas réservés aux sections ouvertes. Très souvent, vous souhaitez ou devez également utiliser des sections creuses. Avons-nous des options ? Oui :
- Assemblages de poutre continue sur poteau HSS
- Assemblages à moment avec platine traversante
- Assemblages à moment avec platine découpée / à collerette
- Assemblages à moment avec té soudé sur aile
- Assemblages à moment avec platine d'extrémité
- Assemblages à moment avec platine diaphragme
- Assemblages soudés directement
Certains pourraient dire : Oui, mais les HSS ne sont pas autorisés pour les assemblages sismiques préqualifiés. C'est vrai, sauf si vous les utilisez dans les types d'assemblages à moment SidePlate.
(a) construction poutre à large semelle et poteau unilatérale ;
(b) construction poutre à large semelle et poteau bilatérale ;
(c) poutre à large semelle sur poteau HSS ou poteau caisson assemblé ;
(d) poutre HSS sans plats de recouvrement sur poteau à large semelle ;
(e) poutre HSS avec plats de recouvrement sur poteau à large semelle ;
(f) poutre HSS avec plats de recouvrement sur poteau HSS ou poteau caisson assemblé
IDEA StatiCa Connection a préparé des modèles même pour ces types d'assemblages complexes et rarement utilisés. Vous pouvez gagner beaucoup de temps en les utilisant.
Assemblages sismiques EN - Equaljoints
Les efforts continus pour adapter les assemblages sismiques aux normes européennes de conception des structures en acier sont présents depuis un temps considérable.
Un projet appelé Equaljoints est actuellement développé par l'ECCS (Convention Européenne de la Construction Métallique) dans le cadre des activités visant à établir des lignes directrices pour la conception des assemblages sismiques pour la normalisation des Eurocodes.
a) Assemblage avec jarret
b) Assemblage avec platine d'extrémité débordante raidie
c) Assemblage avec platine d'extrémité débordante non raidie
d) Assemblages dog-bone
Ce projet fournira des critères de préqualification des assemblages acier pour la prochaine version de l'EN 1998-1 : Calcul des structures pour leur résistance aux séismes. IDEA StatiCa participe à ce projet et les résultats expérimentaux ont été comparés aux résultats de l'analyse CBFEM intégrée dans l'application Connection. Vous pouvez consulter ici comment les expériences et les vérifications sont réalisées en pratique.
Raidisseurs
Lorsque vous devez transférer un moment fléchissant important d'un élément à un autre, vous devez souvent ajouter des raidisseurs en plaque pour maintenir la continuité du flux d'efforts. Mais où et comment les concevoir correctement ?
Parfois, c'est la structure elle-même qui limite les options et nous devons adapter la conception aux autres éléments structurels. D'un autre côté, lorsque vous avez le luxe de concevoir les raidisseurs selon vos meilleures connaissances, vous devez être conscient des options disponibles.
Quelques exemples de disposition des raidisseurs :
Optimisation des coûts
Les assemblages à moment ne sont pas les moins coûteux. En fait, ils peuvent représenter la partie la plus onéreuse de l'ensemble de la structure lorsque la fabrication, le transport et le montage sont pris en compte.
Il existe toujours un grand nombre de possibilités pour concevoir un assemblage particulier, mais l'expérience nous aide à choisir la bonne. Une fonctionnalité intéressante qui peut vous aider à choisir la conception la plus appropriée et la plus efficace est le calculateur de coût de fabrication, qui vous montre immédiatement comment les modifications de conception influencent le prix.
Calcul et vérification
Il existe de nombreuses méthodes et outils pour le calcul et la vérification d'un type d'assemblage à moment spécifique. Vous pouvez trouver de nombreuses applications qui effectuent des vérifications normatives pour des configurations d'assemblages particulières. Mais si vous souhaitez en vérifier littéralement n'importe lequel, la liste de vos options se réduit. Si votre assemblage ne fait pas partie d'éléments séparés uniquement et est intégré dans une structure spatiale avec d'autres éléments connectés, il ne vous reste que deux options :
1) La première consiste à modéliser l'ensemble de l'assemblage sous forme de modèle non linéaire en coques dans certaines applications EF avancées, sans possibilité de vérification normative selon une norme spécifique.
2) La deuxième option est d'utiliser l'application IDEA StatiCa Connection. Dans ce cas, vous n'avez aucune limitation en matière de modélisation et d'analyses. En quelques minutes, vous préparez les vérifications des boulons, des soudures et des contrainte-déformation conformément au code de calcul sélectionné.
Sélectionnez simplement votre modèle, modifiez-le, optimisez-le en fonction des résultats et effectuez toutes les vérifications nécessaires en quelques minutes :
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