Midas Civil BIM link – préparation du modèle de calcul
Cet article définit les principes de travail avec le lien BIM entre midas Civil et IDEA StatiCa, notamment les directives pour préparer correctement le modèle de calcul dans midas Civil afin d'assurer une importation fluide des efforts intérieurs avec un minimum d'ajustements et de vérifications dans l'application IDEA StatiCa BIM. L'article fait partie d'une série de trois articles qui traitent de manière exhaustive la question de l'importation des efforts intérieurs dans IDEA StatiCa BIM. Nous recommandons de commencer par cet article. Les deux articles suivants sont :
- Midas Civil BIM link for design of three-span post-tensioned bridge - Un exemple pratique d'importation des résultats du modèle de calcul d'un pont à poutres en T précontraint à trois travées dans IDEA StatiCa BIM.
- Midas Civil BIM link – logic of load cases and combinations postprocessing in IDEA StatiCa BIM – Cet article définit les principes de travail avec un lien BIM et, en particulier, les directives pour préparer un modèle de calcul dans midas Civil.
L'application IDEA StatiCa BIM a été conçue pour relier les vérifications normatives IDEA StatiCa (notamment l'application RCS) avec les programmes d'analyse par éléments finis (AEF) utilisés pour l'analyse globale : Scia Engineer, Axis, midas Civil et midas Gen. Cependant, cet article se concentre uniquement sur l'intégration avec midas Civil. L'application IDEA StatiCA BIM sert de traducteur pour les données complexes de midas Civil en vue de leur évaluation dans l'application RCS. Une caractéristique essentielle est qu'elle importe automatiquement les résultats de l'analyse par phases de construction effectuée dans midas Civil, y compris les effets rhéologiques et de précontrainte, etc.
IDEA StatiCa BIM importe depuis midas Civil :
- La géométrie du modèle, les sections transversales et les caractéristiques des matériaux
- Les paramètres de précontrainte – propriétés et tracé des câbles de précontrainte
- Les résultats de l'analyse par phases de construction
- Les résultats de l'analyse post-phases de construction (température, enveloppes de charges mobiles, tassements différentiels, etc.)
- Les règles et coefficients de combinaison
L'application IDEA StatiCa BIM ne peut pas simplement importer les effets de charge enveloppes depuis midas Civil car, pour la vérification normative correcte d'une section transversale précontrainte dans l'application RCS, il est nécessaire de séparer les effets de la précontrainte, des charges permanentes et des charges variables. Par conséquent, IDEA StatiCa BIM travaille avec des cas de charge individuels et recalcule leurs combinaisons selon les règles de combinaison issues de midas Civil. Pour assurer un transfert de données correct, plusieurs principes doivent être respectés lors de la préparation du modèle de calcul dans midas Civil. Ces principes seront décrits étape par étape ci-dessous.
La logique de travail avec les cas de charge dans IDEA StatiCa BIM et l'évaluation des combinaisons enveloppes diffère de celle de midas Civil. Elle est similaire à la logique de travail avec les combinaisons, par exemple dans Scia Engineer. Cependant, en respectant quelques principes simples, les combinaisons recalculées dans l'application BIM conduisent à des résultats d'efforts intérieurs identiques à ceux de midas Civil. Cette logique est décrite plus en détail dans un article séparé intitulé Midas Civil BIM link – import of internal forces and combinations to IDEA StatiCa. Pour une utilisation courante de l'application BIM, une étude approfondie n'est pas nécessaire ; il suffit de respecter les principes décrits ci-dessous. Cependant, lors du traitement de tâches inhabituelles ou de divergences dans les efforts intérieurs entre midas Civil et IDEA StatiCa BIM, la compréhension des principes de l'application BIM est importante. De plus, les concepts sous-jacents aux principes simples de cet article deviendront plus clairs pour le lecteur.
1. Ne pas utiliser de signes diacritiques dans midas Civil
L'export de données depuis midas Civil utilise des fichiers *.mid et *.mct. Les points et les virgules sont utilisés comme séparateurs pour les données individuelles dans ces fichiers. Les points et les virgules dans les noms des entités individuelles du modèle (cas de charge, combinaisons, sections transversales, etc.) peuvent rompre cette structure. Les accents, les virgules et, de manière générale, les signes diacritiques peuvent causer des problèmes lors de l'importation des données dans l'application BIM. Par conséquent, nous recommandons de ne pas utiliser de signes diacritiques lors de la dénomination des entités individuelles du modèle dans midas Civil.
2. Indicateurs pour déterminer le type de combinaison ELU ou ELS
Dans midas Civil, les combinaisons sont saisies dans l'onglet Load Combination -> General. Dans midas Civil, l'utilisateur distingue généralement le type de combinaison par son nom, mais l'information indiquant s'il s'agit, par exemple, d'une combinaison ELU ou ELS-car est absente des données importées depuis midas Civil. Cependant, pour la vérification normative correcte des états limites de la section transversale, l'application BIM et, par la suite, l'application RCS doivent distinguer les combinaisons. Cette classification peut être effectuée manuellement dans l'application BIM après l'importation dans le Gestionnaire de combinaisons. Néanmoins, conformément au tableau suivant, il est plus approprié et efficace d'ajouter des indicateurs pour distinguer les combinaisons directement dans midas Civil dans le champ Description. Les combinaisons sans indicateurs sont automatiquement considérées comme des combinaisons ELU.
3. Distinction cohérente entre cas de charge permanents et variables dans midas Civil
Pour le bon fonctionnement de l'application BIM avec les cas de charge importés, il est nécessaire de distinguer correctement les cas de charge permanents et variables dans midas Civil en utilisant le paramètre Type pour chaque cas de charge. Les cas de charge définis dans midas Civil avec un type correspondant aux charges permanentes (Permanent Loads Case) sont importés dans l'application BIM comme cas de charge permanents (plus précisément, le groupe de cas de charge auquel ils appartiennent est de type permanent). Les cas de charge définis dans midas Civil avec un type correspondant aux charges variables (Transient Loads Case) sont importés dans l'application BIM comme cas de charge variables. La liste des types permanents et variables individuels est présentée dans l'image suivante.
4. Ne pas utiliser de cas de charge permanents dans les combinaisons enveloppes dans midas Civil
Midas Civil et l'application BIM utilisent une logique légèrement différente lorsqu'ils travaillent avec des cas de charge permanents. Dans midas Civil, une combinaison de type Enveloppe ne distingue pas les cas de charge permanents ou variables ; elle évalue simplement mathématiquement l'enveloppe maximale et minimale à partir de l'ensemble défini de cas de charge.
En revanche, dans l'application BIM, lors de l'évaluation d'une combinaison enveloppe à partir d'un ensemble défini de cas de charge comprenant à la fois des cas de charge permanents et variables, les effets des cas de charge permanents sont toujours ajoutés à l'enveloppe formée par les autres cas de charge variables. Cela entraîne des différences dans les efforts intérieurs entre midas Civil et IDEA StatiCa BIM. Cependant, ces différences dans l'évaluation des enveloppes peuvent être facilement évitées dans midas Civil en n'utilisant pas de cas de charge permanents dans les combinaisons de type enveloppe et conjointement avec des charges variables. Cette règle s'applique uniquement aux cas de charge permanents.
5. Utiliser uniquement des cas de charge permanents dans l'analyse par phases de construction
Lors de l'utilisation de la construction par phases dans midas Civil (Construction Stage Analysis), il est important de considérer la manière dont les cas de charge permanents importés sont traités. Tous les cas de charge résultant de l'analyse par phases de construction (Dead load, Erection load, Tendon Primary, Tendon Secondary, Creep secondary, Shrinkage secondary) sont automatiquement importés dans l'application BIM comme cas de charge permanents, et l'application les considère comme faisant partie des résultats de la construction par phases. Le problème survient si un cas de charge qui ne fait pas partie de l'analyse par phases de construction dans midas Civil se voit incorrectement attribuer un type correspondant aux cas de charge permanents (tel que Dead load, USER, etc.). L'application BIM importe ce cas de charge comme type permanent et tente de le « placer » parmi les résultats de la construction par phases. Cependant, elle ne sait pas où positionner le cas de charge car il ne faisait pas partie de l'analyse par phases de construction définie dans midas Civil. L'application BIM affichera alors le message suivant avant d'effectuer la vérification normative de la section transversale : « The combination is not applicable for cross-section design because the permanent load cases contained in this combination do not correspond with permanent load cases defined in the construction stages. »
Encore une fois, ces problèmes peuvent être facilement évités en distinguant systématiquement les cas de charge permanents et variables dans midas Civil à l'aide du paramètre Type (comme décrit au paragraphe 3) et en utilisant les cas de charge permanents uniquement dans le cadre de l'analyse par phases de construction. Il est donc essentiel d'éviter d'utiliser dans midas Civil des types pour les cas de charge variables (analyse PostCS) qui sont importés dans l'application BIM comme cas de charge permanents. Une erreur courante, par exemple, est l'utilisation du type USER, qui est toujours importé comme cas de charge permanent et provoque ainsi les problèmes décrits dans le paragraphe précédent.
De plus, l'application BIM dispose d'un outil permettant de vérifier la cohérence des cas de charge permanents dans les combinaisons évaluées avec les phases de construction dans midas Civil. Cet outil est accessible via l'onglet Assessment 1D en cliquant sur le bouton Check of combinations.
6. Configuration des groupes de cas de charge et vérification après importation
Tous les cas de charge importés dans l'application BIM sont automatiquement répartis en ce qu'on appelle des groupes de cas de charge. Ces groupes évaluent les combinaisons enveloppes et assurent le bon fonctionnement de l'application BIM ; les règles définies ci-dessous doivent être respectées.
Les résultats de l'analyse par phases de construction (Dead load, Erection load, Tendon Primary, Tendon Secondary, Creep secondary, Shrinkage secondary) sont importés comme cas de charge partiels (pour le début et la fin de chaque phase). Ils sont automatiquement affectés à des groupes de cas de charge portant des noms identiques, qui sont toujours définis comme type permanent. Ce processus se déroule automatiquement.
Les résultats de l'analyse PostCS (cas de charge variables) sont également automatiquement affectés aux groupes de cas de charge correspondants, conformément au type défini pour les cas de charge dans midas Civil – voir le paragraphe 3 de cet article. Pour un traitement correct des cas de charge dans les combinaisons enveloppes au sein de l'application BIM, il est important que tous les cas de charge d'une même combinaison Enveloppe soient dans le même groupe de cas de charge et que le groupe soit défini comme type Exclusif. Après l'importation, il est conseillé de vérifier que tous les groupes de cas de charge variables ont bien le type Exclusif défini.
Une affectation incorrecte du type de cas de charge dans midas Civil sera illustrée par l'exemple de la combinaison Enveloppe Température, qui évalue l'enveloppe des efforts intérieurs à partir de deux cas de charge :
- TG+ – Variation de température non uniforme +
- TG- – Variation de température non uniforme -
Analysons la situation où le cas de charge TG+ se voit incorrectement attribuer le type Température (T) dans midas Civil, et le cas de charge TG- se voit attribuer le type Gradient de température (TPG). Cette imprécision n'affectera pas les résultats de la combinaison dans midas Civil, et l'enveloppe sera correcte. Cependant, après importation dans l'application BIM, les cas de charge seront placés dans deux (!) groupes de cas de charge différents, tous deux de type Exclusif. La combinaison Enveloppe Température importée depuis midas Civil sera évaluée dans l'application BIM comme la somme des cas de charge TG+ et TG-. La raison de ce comportement est expliquée en détail dans cet article.
7. Activer les étapes supplémentaires dans les paramètres de la phase de construction
Tout comme l'application BIM reconstruit les enveloppes des charges variables, elle reconstruit également les résultats de l'analyse par phases de construction à partir des sorties partielles de midas Civil. Il est donc nécessaire d'exporter les résultats depuis midas Civil à la fin de chaque phase (paramètre par défaut) et au début de chaque phase. Pour que l'application BIM dispose d'informations complètes afin de « reconstruire la construction par phases », l'option « Additional steps » doit être cochée dans la boîte de dialogue des paramètres de construction par phases (Load -> Construction stage -> Define C.S.) pour toutes les phases. Si cette option n'est pas activée, les étapes supplémentaires pour la phase seront créées dans IDEA StatiCa BIM, mais les valeurs des efforts intérieurs ne seront pas renseignées.
8. Ajout du cas de charge nul à la combinaison Enveloppe dans midas Civil
Lors de l'évaluation de la combinaison Enveloppe, midas Civil suit strictement la logique mathématique et évalue la valeur minimale comme la valeur mathématiquement la plus basse et la valeur maximale comme la valeur mathématiquement la plus haute à partir de l'ensemble défini de cas de charge.
En revanche, l'application BIM prend automatiquement en compte les situations où aucune charge variable n'est appliquée à la structure lors de l'évaluation de la combinaison Enveloppe des charges variables. Lors de l'évaluation de l'enveloppe à partir des cas de charge avec des effets (dans la section spécifique de la structure !) du même signe, par exemple positif, l'application BIM évaluera la valeur positive maximale comme le maximum et zéro comme le minimum – ce qui signifie qu'aucune charge variable n'est appliquée à la structure.
Si les cas de charge individuels de la combinaison Enveloppe dans midas Civil produisent des efforts du même signe, il est nécessaire d'ajouter un cas de charge nul (vide) à la combinaison Enveloppe. Cela prend également en compte le fait qu'aucun cas de charge variable ne peut être appliqué à la structure à partir du groupe de cas de charge variables dans la combinaison Enveloppe dans midas Civil. Cela assure la cohérence des résultats entre midas Civil et l'application BIM.
Si la combinaison Enveloppe donne des valeurs maximales et minimales de signes opposés dans les sections individuelles (la grande majorité des cas), l'ajout d'un cas de charge nul à la combinaison Enveloppe est inutile.
9. Prise en compte des facteurs rsup et rinf pour la vérification ELS
Les vérifications aux états limites de service (ELS) dans IDEA StatiCa RCS tiennent automatiquement compte de l'influence des facteurs rinf et rsup définis dans EN 1992-1-1 ; 5.10.9 (1) pour les effets de la précontrainte. Il n'est donc pas nécessaire de prendre en compte ces facteurs lors de la création des combinaisons ELS dans midas Civil. Si ces facteurs étaient appliqués dans midas Civil, ils seraient appliqués une seconde fois dans l'application RCS.
Cependant, il est évident que lors du dimensionnement d'un pont, un ingénieur doit calculer et afficher, par exemple, les enveloppes des contraintes normales dans les fibres extrêmes de la section déjà dans midas Civil. Par conséquent, avant l'exportation vers l'application BIM, il est nécessaire de désactiver ces combinaisons ELS, y compris les facteurs rinf et rsup .
Une alternative consiste à importer les combinaisons ELS, y compris les facteurs, mais dans l'application RCS, définir les valeurs des facteurs ring et group à 1,0. De plus amples informations sur cette question peuvent être trouvées dans l'article How the fators rinf and rsup are considered for SLS combinations.
10. Vérification des enveloppes entre midas Civil et IDEA StatiCa BIM
La vérification de l'exactitude des charges importées dans IDEA StatiCa BIM est toujours fortement recommandée. Cela peut être facilement réalisé en comparant les enveloppes des efforts intérieurs entre midas Civil et IDEA StatiCa BIM (application BIM). Par exemple, la procédure standard dans midas Civil est qu'une seule combinaison Enveloppe « finale » des états limites ultimes (ELU) regroupe toutes les combinaisons ELU partielles, et il est donc toujours conseillé, après importation, de comparer cette enveloppe finale avec les résultats « reconstruits » dans l'application BIM.
Cependant, lors de la comparaison des enveloppes pour un modèle de calcul avec une section transversale béton-béton composite par phases, une différence entre midas Civil et IDEA StatiCa BIM apparaît concernant le centre de gravité de la section transversale considéré pour l'évaluation des moments fléchissants. Le programme midas Civil rapporte tous les efforts intérieurs (y compris les effets de la précontrainte) au centre de gravité de la section transversale actuellement activée. Dans IDEA StatiCa BIM, les efforts intérieurs sont recalculés par rapport au centre de gravité de la section transversale finale tout au long de la construction par phases. Cette différence dans le point de référence, par rapport auquel les moments fléchissants et leurs enveloppes sont évalués, influence naturellement les résultats. Par conséquent, pour les sections transversales composites par phases, il est nécessaire de comparer, par exemple, les enveloppes des efforts tranchants entre midas Civil et l'application BIM. De plus amples informations sur cette question peuvent être trouvées dans l'article Composite Cross-sections - Different Internal Forces in midas Civil and IDEA StatiCa.