Formes et options générales d'ancrage

Comment modéliser un assemblage acier-béton

La première option consiste à modéliser l'ancrage à l'aide de notre assistant d'assemblage, qui propose des options d'assemblage à moment fléchissant et à cisaillement, ainsi que des fondations avec ou sans contreventement. 

La deuxième approche pour modéliser une fondation est l'opération Platine de base. Cette approche est spécifiquement destinée aux cas où la platine de base est perpendiculaire à l'élément ancré. Lors de l'utilisation de cette opération, les ancrages sont générés automatiquement. De plus, la forme de la platine de base peut être personnalisée dans l'Éditeur, permettant des modifications telles que la création de platines de base avec des bords arrondis pour répondre à des besoins de conception spécifiques, et la définition de trous oblongs pour les ancrages. 

Pour les situations où la platine de base n'est pas perpendiculaire à l'élément ancré, le processus de modélisation nécessite une approche différente. Dans ces cas, vous devez utiliser l'opération Plaque de raidissement pour modéliser la platine de base et l'opération Grille de fixation ou Contact pour définir les ancrages. La plaque de raidissement est positionnée à l'angle et à l'emplacement requis, et la grille de fixation doit être ajustée au type Ancrage. Ensuite, le nombre d'éléments connectés est réduit à un et la plaque de raidissement est définie comme l'élément sélectionné. 

Dans les cas où l'assemblage est déjà modélisé dans un logiciel CAO, vous pouvez importer la conception d'ancrage via des liens BIM.

Exemple d'ancrage général utilisant la plaque de raidissement

Regardez l'enregistrement pour apprendre à concevoir une platine de base verticale personnalisée pour une rambarde de balcon dans une dalle en béton. 

Bloc en béton

La fondation en béton est limitée à une forme rectangulaire, mais ses dimensions peuvent être ajustées à l'aide de valeurs de décalage pour chaque bord. La saisie d'une valeur unique crée un décalage uniforme autour du contour de la section transversale ancrée. La saisie de deux valeurs applique des décalages symétriques dans deux directions. La saisie de quatre valeurs applique des décalages à chaque bord individuellement pour obtenir facilement un ancrage asymétrique. 

Le paramètre de décalage vous permet de créer un bloc en béton rectangulaire, une semelle filante, un voile en béton, une poutre, un poteau, un plancher ou un élément incliné.

Vous pouvez également créer une platine de base partiellement appuyée en saisissant des valeurs de décalage négatives (-). Par exemple, la saisie d'une valeur négative pour le décalage d'un bord vous permet de créer une platine de base en saillie sur un bloc en béton ou de modéliser une poutre acier reposant sur un bloc en béton avec seulement une partie de sa semelle en contact.

Regardez la modélisation de plusieurs variantes de configurations de blocs en béton et d'ancrages.

Types d'ancrages

Différents types de boulons d'ancrage peuvent être conçus dans IDEA StatiCa. Vous pouvez choisir parmi des ancrages droits, des ancrages à tête (rondelles circulaires ou rectangulaires) et des boulons d'ancrage avec crochet. La longueur, le diamètre et le matériau des éléments de fixation peuvent être modifiés. 

Les ancrages droits sont automatiquement considérés comme des ancrages post-installés, et les ancrages avec rondelles et crochets sont considérés comme coulés en place, ce qui différencie les vérifications normatives requises. 

Pour concevoir des ancrages à partir du matériel Hilti, vous pouvez utiliser le plugin Hilti PROFIS dans Checkbot. Cela permet le transfert de données depuis des logiciels FEA et CAO tiers pris en charge vers Hilti PROFIS Engineering Suite via l'utilisation gratuite de Checkbot. Découvrez comment utiliser le plugin Hilti PROFIS Engineering Suite.

Transfert de cisaillement

Il existe trois options pour transférer le cisaillement de l'élément ancré vers le bloc de fondation : le frottement, la bêche ou les ancrages. Le transfert de cisaillement est toujours transmis exclusivement par l'une des options, elles ne peuvent pas être combinées.

L'option par défaut est le transfert du cisaillement par frottement entre la platine de base et la couche de mortier, représenté par le coefficient de frottement qui peut être modifié selon le type de mortier dans les paramètres du projet. Le coefficient affecte la résistance de calcul au frottement. 

Une autre option de transfert de cisaillement est via une bêche. Cet élément est constitué d'un élément acier général soudé au bas de la platine de base. La bêche est définie par sa longueur, l'encastrement dans le béton peut être positionné excentriquement et également pivoté. La vérification normative de la bêche est effectuée par la résistance de l'acier de la bêche et la résistance au refoulement du béton. 

Une autre option pour le transfert du cisaillement dans IDEA StatiCa Connection est via les ancrages.

La dernière option est Glissement, représentant une rotule glissante (appui simple) implémentée uniquement pour l'analyse dans IDEA StatiCa Member. Pour une modélisation uniquement dans Connection, cette option ne doit pas être utilisée.

Hauteur de scellement

Il existe 3 façons de modéliser l'assemblage d'une platine de base avec un bloc de fondation. La première option, également celle par défaut, est un contact direct sans espace entre les deux éléments. Une autre option est un joint de mortier (coulis) d'épaisseur réglable. Dans ces cas, vous devez veiller à définir la valeur réelle du coefficient de frottement entre la platine de base, le mortier et la fondation en béton dans les paramètres du projet. La valeur par défaut est 0,25. La dernière option est un jeu pour éviter le contact direct entre la platine de base et le bloc en béton afin de prévenir la corrosion.

Les forces sont déterminées par analyse par éléments finis. Le moment fléchissant des ancrages avec hauteur de scellement dépend du rapport de rigidité des ancrages et de la platine de base.

Ancrage sur plusieurs surfaces du bloc en béton

IDEA StatiCa Connection prend en charge l'ancrage sur plusieurs surfaces du bloc en béton, étendant considérablement les capacités de modélisation pour les configurations complexes de platines de base. Les concepteurs peuvent désormais définir des ancrages sur deux plans d'un même bloc en béton, permettant une représentation précise des détails d'assemblage réels tels que les éléments ancrés à la fois sur les faces horizontales et verticales. 

Cela supprime le besoin de solutions de contournement chronophages impliquant des plaques de raidissement, des coupes manuelles ou des simulations de blocs multiples, et garantit un comportement d'ancrage cohérent et traçable selon les codes de conception. 

Définir la platine de base sur une surface donnée

Dans l'opération Platine de base, vous pouvez choisir entre la création d'un nouveau bloc ou la sélection d'un bloc existant. Dans le cas d'un bloc existant, une nouvelle option permet de spécifier la surface. Les surfaces sont numérotées de la même manière que dans l'application Detail.

Pour l'opération Grille de fixation ou Contact, une nouvelle logique a été implémentée. Lorsque la plaque de référence est située sur la face du bloc en béton et que l'opération est définie sur Ancrages, la surface est automatiquement reconnue et utilisée pour la création du modèle de sol de fondation.

Lorsqu'un bloc existant est sélectionné, les propriétés d'ancrage (Décalage, Profondeur, Transfert d'effort tranchant, Hauteur de scellement) sont automatiquement réutilisées.

Positionner la plaque de raidissement sur la surface

Il existe également une nouvelle option pour la plaque de raidissement – son Origine peut désormais être définie sur le Bloc existant en béton. Lorsqu'elle est sélectionnée, la plaque de raidissement est automatiquement placée sur le bloc en béton sélectionné et sa surface. Le positionnement se fait au centre de la surface.

Par défaut, les vérifications normatives des ancrages sont marquées comme non satisfaisantes en raison de l'interaction des platines de base, qui n'est pas vérifiée dans l'application Connection.

Vous pouvez modifier ce statut dans les Paramètres du projet et modifier la Résistance à l'arrachement du béton sur Aucune. Dans ce cas, un ferraillage en traction et en cisaillement dans le bloc en béton est supposé, et les vérifications du béton ne sont pas effectuées.

Les vérifications normatives de l'acier restent valides, et les utilisateurs peuvent exporter le modèle vers Detail pour une vérification avancée du béton. Le logiciel redistribue automatiquement les forces en fonction de la rigidité des ancrages, de la rigidité du sol de compression et des chemins de charge, permettant aux ingénieurs d'étudier et de valider manuellement les conditions critiques de transfert de charge.

Raidisseurs

Pour apporter une résistance supplémentaire, des raidisseurs peuvent être ajoutés à l'élément connecté. Cela peut être réalisé à l'aide de l'opération Nervure, qui convient aux cas où les raidisseurs sont appliqués à une seule plaque (âme/semelle). L'opération Élargisseur permet quant à elle d'affecter des raidisseurs à plusieurs parties de la section transversale.

Vérification normative des ancrages

Des informations complémentaires sur la vérification normative des ancrages sont disponibles ci-dessous :

• Vérification normative des ancrages - Eurocode
• Vérification normative des ancrages - AISC
• Vérification normative des ancrages - Normes australiennes
• Vérification normative des ancrages - Normes canadiennes

Toutes les vérifications normatives des ancrages ne sont pas effectuées dans l'application IDEA StatiCa Connection en raison des limitations liées à la configuration des ancrages. 

Vérification normative des blocs en béton

Des informations complémentaires sur la vérification normative des blocs en béton sont disponibles ci-dessous :

• Vérification normative des blocs en béton - Eurocode
• Vérification normative des blocs en béton - AISC
• Vérification normative des blocs en béton - Normes australiennes
• Vérification normative des blocs en béton - Normes canadiennes

Vérification normative - béton fissuré ou béton non fissuré

Dans la Configuration du code, vous pouvez basculer le paramètre du béton sur non fissuré, ce qui augmente la capacité pour les vérifications normatives des ancrages. Pour les normes EN, cela affecte la résistance à l'éclatement du béton en tant que paramètre k₅ et la résistance au cône de béton en tant que paramètre k₁. Pour les normes AISC, cela influence la résistance à l'arrachement du béton et le paramètre Ψ_c,N. Par défaut, le béton est défini comme fissuré, mais peut être modifié en non fissuré dans les paramètres du projet.

Désactiver la vérification de l'arrachement par cône de béton

Les cas particuliers d'ancrage de poutres ou de poteaux acier dans des blocs en béton élancés, tels que les ancrages proches des bords d'un voile en béton, présentent des difficultés principalement dans l'évaluation de l'arrachement par cône de béton. Dans ces cas, le cône de béton est insuffisant, nécessitant le recours à une approche alternative.

Dans IDEA StatiCa Connection, vous pouvez désactiver la vérification de la résistance à l'arrachement du béton dans la Configuration du code et choisir parmi les options suivantes :

• Les deux - Les efforts de traction et de cisaillement sont tous deux pris en compte dans la vérification normative.
• Traction - Seuls les efforts de traction sont pris en compte, les efforts de cisaillement étant supposés repris par le ferraillage.
• Cisaillement - Seuls les efforts de cisaillement sont pris en compte, les efforts de traction étant supposés repris par le ferraillage.
• Aucun - Tous les efforts sont supposés repris par le ferraillage.

Pour toutes les options sauf Les deux, le rapport spécifie explicitement les efforts qui doivent être repris par le ferraillage du bloc en béton pour obtenir une conception satisfaisante.

Vérification du béton - méthode avancée

Selon le paramétrage précédent, les vérifications du bloc en béton peuvent être insatisfaisantes sans ferraillage. Dans ce cas, vous avez la possibilité d'exporter l'ensemble de l'ancrage vers l'application Detail pour une analyse approfondie et des ajustements de conception. Le module 3D permet une analyse précise à la fois de l'armature complémentaire et du bloc en béton. 

Des informations plus générales sur Detail en tant que solution pour l'ancrage sont disponibles dans l'article 3D Detail out of Beta.