On pourrait dire : « Il suffit de concevoir ce que la norme autorise explicitement. » Mais faisons un point réaliste : ce n'est tout simplement pas ainsi que cela fonctionne, que ce soit pour les espaces restreints ou les exigences techniques et architecturales. Ainsi, un ancrage qui pourrait être considéré comme « limite » (au sens figuré) – ou pour mieux dire, certains types d'ancrage – peuvent être observés tout autour de nous. De nombreux cas sont calculés et vérifiés avec précision à l'aide de méthodes plus avancées (même si cela a pu prendre un temps excessivement long). Cependant, de nombreux cas n'ont probablement pas été évalués aussi minutieusement qu'ils le méritent.
IDEA StatiCa fait évoluer et repousse depuis un certain temps déjà les limites de la conception des assemblages acier, des éléments acier et béton, et des détails béton. Il ne s'agit pas de simplifier le flux de travail grâce au calcul informatisé, mais principalement de méthodes innovantes qui nous permettent de concevoir ce qui était auparavant impensable. Notre dernière réalisation, la sortie de IDEA StatiCa Detail pour la 3D, étend une fois de plus les possibilités de conception au-delà de ce qui était possible auparavant.
Que vous fassiez partie de ceux qui peinent des jours entiers sur les conceptions d'ancrage ou que vous ne comptiez que sur l'expérience mais dormiez ensuite d'un sommeil agité, poursuivez votre lecture.
Des portes vers de nouvelles possibilités
Si vous êtes impliqué dans les structures d'ancrage, vous pouvez probablement penser à plusieurs cas qui vous ont donné du fil à retordre. Voici quelques exemples que nous avons récemment identifiés comme très difficiles à concevoir en utilisant uniquement les pratiques normatives standard. Mais, avec l'aide de nos outils IDEA Statica Connection et Detail, il devient possible de concevoir en un temps relativement raisonnable.
Figure 1 : Ancrages multiples dans un même bloc de béton
- Ancrage près du bord – L'ancrage proche du bord est presque impossible à concevoir sans ferraillage en raison de la manière dont le béton rompt (rupture en cône et autres). L'évaluation de l'ancrage dans le béton armé est en soi laborieuse – voir cet article pour plus de détails : Vous n'avez plus à lutter avec la conception des ancrages. Cependant, Detail (mode 3D) est spécifiquement conçu pour de tels cas – le béton armé. En ajoutant du ferraillage, nous pouvons prévenir les modes de rupture qui se produiraient autrement dans le béton non armé. Dans le même temps, l'utilisation d'une méthode d'éléments finis avancée (CSFM 3D) et son implémentation dans Detail rendent une tâche très complexe relativement simple.
Figure 2 : Exemples d'ancrage proche d'un bord dans Connection (incluant les éléments acier) et dans Detail (incluant le ferraillage)
- Ancrages multiples rapprochés – Le problème que nous rencontrons avec les ancrages rapprochés est que les cônes interagissent entre eux. Aucun guide ne peut nous conseiller directement sur la façon d'évaluer ces cas. Dans la littérature couramment utilisée, que ce soit l'EN ou le guide fib, nous ne trouvons plus ou moins que des conditions et limitations que nous pouvons considérer de manière conservative. Ils nous conseillent simplement d'utiliser des distances permettant d'évaluer les cônes individuellement. Mais dès que nous ne rentrons pas dans ces conditions, nous sommes bloqués. Cependant, dans Detail, puisque nous disposons d'une méthode avancée basée sur les éléments finis, nous pouvons analyser ce comportement complexe.
Figure 3 : Ancrages multiples dans un mur
- Ancrages multiples en général (appui de pont sur une fondation commune) – Une situation typique causée par la charge de vent, où un poteau d'un support en treillis est chargé en traction et l'autre en compression. Il existe une interaction mutuelle entre le cône de béton du groupe d'ancrages en traction et la charge de compression provenant de l'autre poteau. Pour un tel cas, l'Eurocode n'offre pas de solution analytique satisfaisante, non seulement parce qu'il est intrinsèquement nécessaire de ferrailler la fondation en béton, une analyse plus avancée telle que Detail et son CSFM 3D doit donc être utilisée.
Figure 4 : Ancrage d'un pont-canalisation, conçu par FEVIA s.r.o
- Prise en compte du ferraillage existant lors des rénovations – Toute rénovation ou extension peut être un autre exemple intéressant de l'utilisation de l'ancrage dans Detail, car, dans l'idéal, le ferraillage existant est pris en compte.
Les problèmes qui se posent
Pour résumer :
L'Eurocode spécifie des modes de rupture à la fois en traction et en cisaillement pour les ancrages et le béton :
Figure 5 : Schéma des modes de rupture – Design of Steel-to-Concrete Joints Design Manual II
L'EN 1992-4 est spécifiquement dédiée à l'évaluation détaillée du béton non armé. La plupart de ces ruptures du béton peuvent être évitées en ajoutant du ferraillage, ce qui est même nécessaire dans certains cas (voir les exemples ci-dessus). Cependant, la norme ne nous donne plus d'indications claires sur la façon de traiter cela.
Un autre problème survient lorsque les cônes de béton interagissent entre eux – l'Eurocode et d'autres documents de référence (fib bulletin 58) ne donnent que des conditions sur quand et comment ces cônes peuvent être vérifiés séparément.
Figure 6 : CEB-FIB : Bulletin 58 – Design of anchorages in concrete (2011), chap. 1.2
Nous connaissons les problèmes qui peuvent survenir pendant la conception, mais que faire ? Abandonner ou...
...trouver une solution.
La solution
Detail peut résoudre les cas ci-dessus très efficacement. Il permet l'évaluation de l'influence du ferraillage sur la capacité de charge et permet également l'évaluation des cas non couverts par la norme. En combinaison avec Connection, il est alors possible d'obtenir des vérifications normatives complètes pour tous les types de rupture.
Beaucoup a déjà été écrit sur les deux applications, mais cela ne fait certainement pas de mal d'ajouter une brève comparaison ainsi que quelques ressources pour approfondir la compréhension des méthodes :
- IDEA StatiCa Connection – axé sur l'évaluation des assemblages acier, y compris l'ancrage dans le béton. Les ancrages sont évalués selon des formules empiriques conformément à la norme. Le bloc de béton est modélisé à l'aide du schéma « Winkler », de sorte que l'évaluation possible ne concerne que le béton non armé.
- IDEA StatiCa Detail – Le modèle dans Detail est basé sur les éléments finis, y compris le ferraillage. En raison de l'hypothèse de base selon laquelle toute la traction est transférée par le ferraillage (dans le béton, la traction est négligée), la solution ne convient que pour le béton armé. En utilisant le CSFM 3D, nous obtenons les contraintes du béton et du ferraillage/des ancrages, qui sont évaluées avec les valeurs limites de l'Eurocode. De plus, nous obtenons une idée réaliste du comportement de la structure, telle que les flux de contraintes et les déformations. La méthode CSFM 3D inclut les effets de l'état de contrainte triaxial.
Figure 4 : Comparaison entre Connection et Detail (entrées et modèles)
Comme indiqué, une combinaison des deux est nécessaire pour une évaluation complète. Pour un travail efficace, un import depuis Connection vers Detail est activé, incluant les paramètres et charges additionnels.
Pour comprendre la méthode, vous pouvez consulter le Contexte théorique. Pour vous tenir informé des fonctionnalités, consultez les notes de version.
Qu'allez-vous faire ?
Detail 3D (avec CSFM) représente une avancée significative, permettant de concevoir des cas plus complexes en toute confiance. Bien que certains puissent ressentir de l'appréhension face à cette évolution, les technologies dont nous disposons nous permettent d'accomplir plus que jamais – alors pourquoi ne pas exploiter leur potentiel ? Le progrès est à la fois naturel et inévitable.
Chez IDEA StatiCa, nous considérons l'ancrage comme un simple début. C'est le premier cas que nous avons entièrement vérifié, et nous nous engageons à étendre notre attention à d'autres défis à l'avenir.
La question est : allez-vous vous adapter à ces avancées, ou allez-vous résister au changement ?
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