Assemblages acier soudés – faut-il s'inquiéter ou non ?
Modèle de soudure selon CBFEM
IDEA StatiCa dispose d'une méthode unique dans son solveur, la Méthode des Éléments Finis basée sur les composants (CBFEM). Le modèle de soudure utilisé dans CBFEM est décrit et vérifié selon plusieurs normes de calcul des structures en acier. La résistance à la charge et la capacité de déformation sont également comparées aux principaux programmes de recherche expérimentale.
Il existe plusieurs façons de traiter les soudures dans les modèles numériques. Les grandes déformations rendent l'analyse mécanique plus complexe et il est possible d'utiliser différentes descriptions de maillage, différentes variables cinétiques et cinématiques, ainsi que des modèles constitutifs variés. En général, différents types de modèles géométriques 2D et 3D, et donc d'éléments finis, sont utilisés selon leur applicabilité à différents niveaux de précision. Le modèle de matériau le plus couramment appliqué est le modèle de plasticité classique indépendant du taux, basé sur le critère de plasticité de von Mises. Les contraintes résiduelles et les déformations dues au soudage ne sont pas prises en compte dans le modèle de calcul.
La charge est transmise par des contraintes force-déformation basées sur la formulation lagrangienne vers la plaque opposée. L'assemblage est appelé contrainte multi-points (MPC) et relie les nœuds d'éléments finis d'un bord de plaque à un autre bord ou à une surface. Les nœuds d'éléments finis ne sont pas connectés directement. L'avantage de cette approche est la capacité de connecter des maillages de densités différentes. La contrainte permet de modéliser la surface médiane des plaques assemblées avec un décalage qui respecte la configuration réelle de la soudure et l'épaisseur de gorge. La distribution des charges dans la soudure est dérivée du MPC, de sorte que les contraintes sont calculées dans la section de gorge. Ceci est important pour la distribution des contraintes dans la plaque sous la soudure et pour la modélisation des tronçons en T.
Dans notre base théorique, vous trouverez plus d'informations sur la façon dont la méthode CBFEM décrit et vérifie les soudures.
Si vous souhaitez en savoir un peu plus sur CBFEM en général, la base théorique générale complète est définitivement le meilleur point de départ.
Soudures selon les normes et standards
Soudures selon l'AISC
Les soudures d'angle sont vérifiées conformément à l'AISC 360 - Chapitre J2. La résistance des soudures en bout CJP est supposée identique à celle du métal de base et n'est pas vérifiée. Comme la plupart des utilisateurs d'IDEA StatiCa en ont l'habitude, toutes les valeurs requises pour les vérifications sont présentées dans des tableaux.
En ce qui concerne le détail des soudures, la taille minimale et maximale de la soudure ainsi que la longueur suffisante de la soudure sont vérifiées. La taille maximale de la soudure est vérifiée conformément à l'AISC 360-16 – J2. La taille minimale de la soudure est vérifiée conformément au Tableau J2.4. Une description détaillée des paramètres peut être trouvée dans cet article.
Pour vous assurer que vos calculs sont complets et précis, les résultats d'IDEA StatiCa sont rigoureusement testés et vérifiés conformément aux exigences de l'AISC :
- Éclisse soudée
- Assemblage à double cornière entièrement soudé
- Soudure simple
- Soudure simple - LRFD
- et bien d'autres encore
Soudures selon l'Eurocode
Les soudures d'angle sont vérifiées conformément à l'EN 1993-1-8. Dans ce cas, la préoccupation de l'ingénieur porte sur la résistance de calcul et le taux de travail de la soudure.
La redistribution plastique dans les soudures est utilisée pour éviter automatiquement les singularités de contrainte dans les éléments de soudure, afin de redistribuer la contrainte sur toute la longueur de la soudure.
Il est également important de noter que la résistance des soudures bout à bout est supposée identique à celle du métal de base et n'est pas vérifiée.
Pour en savoir plus sur la vérification normative des soudures selon l'Eurocode, notre base théorique peut à nouveau vous être utile.
Vérifications des assemblages soudés selon l'Eurocode :
- Soudure d'angle en assemblage par recouvrement
- Soudure d'angle en assemblage à platine d'âme
- Soudure d'angle en assemblage à plaque cornière
- Assemblage de portique soudé à moment en tête de poteau
- et bien d'autres encore
Soudures selon d'autres normes
La plupart d'entre vous le savent déjà, IDEA StatiCa vous permet de vérifier les assemblages acier selon huit normes et standards nationaux à ce jour. Outre l'AISC et l'Eurocode mentionnés ci-dessus, voici comment les soudures sont traitées par CBFEM dans les autres normes :
- Vérification des soudures selon CISC (Canada)
- Vérification des soudures selon AS (Australie) + Détail des soudures
- Vérification des soudures selon SP (Russie) + Détail des soudures
- Vérification des soudures selon GB (Chine) + Détail des soudures
- Vérification des soudures selon HKG (Hong Kong) + Détail des soudures
- Vérification des soudures selon IS (Inde) + Détail des soudures
Transmission des soudures dans les liens BIM
Lors de la modélisation d'un assemblage acier dans un logiciel CAO avec les liens BIM d'IDEA StatiCa, il existait auparavant quelques points faibles concernant les soudures. La nouvelle version 20.1 d'IDEA StatiCa, publiée en octobre 2020, a apporté plusieurs améliorations pour faciliter le travail de l'ingénieur et accélérer le processus de calcul.
Export des soudures recommandées
Parfois, lors du processus de modélisation dans un logiciel CAO, quelques soudures peuvent être omises ou ne pas être importées correctement. Pour de telles situations, il existe désormais une option permettant d'ajouter des soudures recommandées. Lorsque vous choisissez cette option, une vérification des soudures potentiellement manquantes est effectuée. Ces soudures sont ensuite ajoutées et importées avec le reste des composants.
Vérification des soudures manquantes
Pour éviter les singularités dans votre assemblage, une fois l'assemblage transféré dans IDEA StatiCa, il est conseillé de vérifier s'il ne manque pas de soudures dans le nœud. À cet effet, nous avons ajouté un autre outil utile pour aider automatiquement l'utilisateur à identifier les parties non soudées de l'assemblage. Cette fonctionnalité identifie et répertorie toutes les plaques et bords de plaques concernés, et permet d'ajouter les soudures manquantes.
Vous pouvez accéder à cette fonctionnalité par un clic droit sur Opérations dans l'arborescence des entités sur le côté droit de la scène.
Résumé
Le calcul des assemblages dans IDEA StatiCa intègre un modèle CBFEM vérifié des soudures, qui permet la vérification normative, une redistribution réaliste des contraintes et l'assemblage de plaques avec des maillages de densités différentes. La validité des résultats est démontrée sur un ensemble d'exemples pour chaque norme de calcul. Le modèle éléments finis est généré automatiquement, ce qui constitue un avantage considérable par rapport aux logiciels éléments finis généraux. Récemment, plusieurs améliorations ont été apportées pour accélérer le processus d'importation des assemblages depuis les logiciels CAO.
Les soudures sont un excellent moyen d'assembler des structures en acier, mais les ingénieurs ont besoin d'un outil précis et rapide pour leur dimensionnement et leur vérification normative. C'est pourquoi il est recommandé d'utiliser IDEA StatiCa dans vos projets.
Si vous souhaitez améliorer vos compétences en calcul d'assemblages, pourquoi ne pas essayer notre formation en ligne IDEA StatiCa Campus ?
