Flux de travail et objectifs
L'objectif des outils de calcul du ferraillage dans le CSFM est d'aider les concepteurs à déterminer efficacement l'emplacement et la quantité nécessaire d'armatures. Les outils suivants sont disponibles pour aider / guider l'utilisateur dans ce processus : calcul linéaire et optimisation topologique.
Les outils de calcul du ferraillage utilisent des modèles de comportement plus simplifiés que les modèles utilisés pour la vérification finale de la structure. Par conséquent, la définition du ferraillage à cette étape doit être considérée comme un pré-dimensionnement à confirmer/affiner lors de l'étape de vérification finale. L'utilisation des différents outils de calcul du ferraillage sera illustrée sur le modèle présenté à la Fig. 3, qui consiste en une extrémité d'une poutre simplement appuyée à hauteur variable soumise à une charge uniformément répartie.
Analyse linéaire
L'analyse linéaire utilise des propriétés de matériau élastique linéaire et néglige le ferraillage dans la zone de béton. Il s'agit donc d'un calcul très rapide qui fournit un premier aperçu des zones de traction et de compression. Un exemple d'un tel calcul est présenté à la Fig. 4.
Optimisation topologique
L'optimisation topologique est une méthode qui vise à trouver la distribution optimale de matériau dans un volume donné pour une configuration de charge donnée. L'optimisation topologique implémentée dans Idea StatiCa Detail utilise un modèle aux éléments finis linéaire. Chaque élément fini peut avoir une densité relative de 0 à 100 %, représentant la quantité relative de matériau utilisé. Ces densités d'éléments sont les paramètres d'optimisation du problème d'optimisation. La distribution de matériau résultante est considérée comme optimale pour l'ensemble de charges donné si elle minimise l'énergie de déformation totale du système. Par définition, la distribution optimale est également la géométrie qui présente la plus grande rigidité possible pour les charges données.
Le processus d'optimisation itératif commence par une distribution de densité homogène. Le calcul est effectué pour plusieurs fractions de volume total (20 %, 40 %, 60 % et 80 %), ce qui permet à l'utilisateur de sélectionner le résultat le plus pratique. La forme résultante se compose de treillis avec des bielles et des tirants et représente la forme optimale pour les cas de charge donnés (Fig. 5).
