Pour surmonter ces limitations, l'ingénieur structure Tamás Hornyák de Unique-Plan Kft., en collaboration avec le spécialiste en ancrage Hilti Gábor Hanzel, a développé un flux de travail validé combinant des outils conventionnels de conception d'ancrage avec une analyse non linéaire du béton, afin de fournir des solutions constructibles et conformes aux normes sous des conditions de chargement extrêmes.
À propos du projet
Dans le cadre d'une importante mise à niveau autoroutière, des murs de barrières acoustiques ont dû être installés au sommet de garde-corps de pont afin de réduire la pollution sonore liée au trafic. Les barrières, hautes et fortement chargées par le vent, étaient positionnées sur des structures en béton aux dimensions et au ferraillage limités. Le bureau d'études principal du projet, CÉH+, a fourni la disposition générale, notamment les hauteurs des barrières, l'espacement des poteaux (tous les 2 mètres) et les combinaisons de charges pertinentes.
Défis d'ingénierie
La principale difficulté consistait à vérifier les ancrages post-installés placés près du bord du béton existant, sous des efforts latéraux élevés. Bien que les garde-corps contiennent du ferraillage, l'Eurocode restreint la manière dont les armatures peuvent être prises en compte dans de tels calculs. En conséquence, Hilti Profis Engineering retournait souvent des résultats de non-conformité, même lorsque les ingénieurs estimaient que la structure réelle devrait se comporter de manière satisfaisante.
Les tentatives de surdimensionnement par augmentation de la taille de la platine ou du nombre d'ancrages semblaient excessives et insatisfaisantes. Les alternatives coulées en place étaient plus calculables mais difficiles à mettre en œuvre sur site. Le besoin était clair : une méthode fiable pour intégrer le ferraillage existant dans la vérification, sans enfreindre les normes ni compromettre la constructibilité.
Lorsque l'on est proche du bord du béton avec des efforts importants, la conception traditionnelle des ancrages conduit souvent à un surdimensionnement. Ce processus nous a permis d'éviter cela tout en satisfaisant à toutes les exigences de sécurité.
Tamás Hornyák
Ingénieur structure – Unique-Plan Kft.
Hongrie
Solutions et résultats
Reconnaissant que le surdimensionnement ou l'augmentation des dimensions n'était pas une solution durable, Tamás Hornyák a conçu un nouveau flux de travail comblant les lacunes entre les capacités des logiciels et la réalité de l'ingénierie. Le processus a débuté par une conception préliminaire des ancrages dans Hilti Profis Engineering, qui a signalé des conditions critiques près des bords du béton. À partir de là, la conception a été exportée dans IDEA StatiCa Connection, où des vérifications structurelles complètes incluant l'analyse de rigidité des poteaux en acier et des platines de base ont été effectuées.
L'utilisation d'IDEA StatiCa Detail m'a donné une totale confiance dans le dimensionnement. Son recours à l'analyse par éléments finis non linéaire, au ferraillage réel et à des hypothèses normatives sécuritaires en font un outil très fiable.
Tamás Hornyák
Ingénieur structure – Unique-Plan Kft.
Hongrie
Lorsque l'ancrage a échoué dans cette configuration, Tamás a transféré la conception dans IDEA StatiCa Detail, permettant une modélisation par éléments finis non linéaire de l'ensemble de la zone d'ancrage. Le ferraillage existant en béton des garde-corps de pont a été modélisé en détail, en correspondance avec les dispositions réelles du ferraillage d'après les plans fournis. Cela a permis de capturer à la fois la rupture du béton en traction et le comportement d'ancrage du ferraillage.
Conclusion
L'analyse 3D non linéaire, intégrant un comportement matériau réaliste, l'absence de résistance à la traction du béton et un frottement interne nul, a permis au système d'ancrage de satisfaire toutes les vérifications normatives pertinentes. La solution a également satisfait aux exigences normatives concernant les charges de vent. Le résultat a été une conception d'ancrage robuste, sûre et réaliste, également validée par le bureau d'études principal, CÉH+, qui a par la suite adopté et soutenu cette approche.
Les ingénieurs disposent enfin d'une méthode pour vérifier les ancrages post-installés soumis à des efforts extrêmes et à des conditions de bord rapproché. Cela nous a apporté une solution fiable que nous pouvions défendre, même face à des normes nationales plus strictes.
Tamás Hornyák
Ingénieur structure – Unique-Plan Kft.
Hongrie
Ce flux de travail à la fois pratique et rigoureux a depuis été présenté par Gábor Hanzel à d'autres ingénieurs confrontés à des défis similaires avec des ancrages post-installés, notamment dans des projets d'infrastructure en Europe de l'Est. Son succès met en évidence la puissance des outils d'analyse non linéaire lorsque les méthodes conventionnelles ne parviennent pas à refléter les conditions réelles.
À propos de Unique-Plan Kft.
Unique-Plan Kft. a été fondée en 2015 à Budapest, tandis que certains membres de l'entreprise travaillent ensemble depuis 1993. Le principal domaine d'activité de l'entreprise est : la conception de structures de ponts, de bâtiments industriels et résidentiels, ainsi que des calculs statiques et dynamiques avancés (séisme, dynamique piétonnière et éolienne, analyse des vibrations et de la fatigue).
Ils utilisent un large éventail de logiciels pour les calculs (ANSYS Discovery, AxisVM, ConSteel, IDEA StatiCa, Mathcad, SOFiSTiK) et pour la modélisation et les dessins (ALLPLAN, ANSYS SpaceClaim, AutoCAD, Tekla Structures). Grâce à leurs ingénieurs formés et expérimentés, ils sont prêts à concevoir des ouvrages d'ingénierie de manière économique et esthétique. La devise de l'entreprise : Là où les idées deviennent des plans !
