L'Eurocode définit plusieurs modes de rupture des ancrages et des fondations en béton et les subdivise selon le type de chargement. Dans IDEA StatiCa Connection, il était déjà possible de vérifier les ancrages jusqu'à présent, mais avec certaines limitations, certaines vérifications devaient être effectuées manuellement.
Dans le même temps, il était impossible de prendre en compte le ferraillage des blocs en béton. Cela évolue désormais avec IDEA StatiCa Detail 3D, qui offre de nouvelles possibilités. IDEA StatiCa Detail 3D ne propose pas les vérifications habituelles telles que définies par la norme pour le béton non armé. Cependant, grâce à l'analyse par éléments finis, nous pouvons vérifier que le béton armé satisfera la charge spécifiée, ce qui permettra ici d'éviter la rupture du béton correspondant à ces conditions. Les applications fonctionnent de manière indépendante et peuvent être utilisées séparément, mais grâce au lien entre Connection et Detail, il est également possible d'utiliser Detail uniquement comme un calcul complémentaire.
Passons maintenant en revue les conditions de l'Eurocode une par une, ainsi que les possibilités offertes par ces applications.
Effort de traction
L'Eurocode divise le premier type de chargement (effort de traction) en 6 cas possibles de rupture de l'ancrage ou du bloc en béton (a, b, c, d, e, f) et deux cas supplémentaires pour les fondations armées (g, h).
La figure ci-dessous montre schématiquement quel type de rupture peut être vérifié avec l'application Connection, et quel comportement peut être couvert en utilisant du béton armé, donc par l'analyse dans Detail. IDEA StatiCa Connection utilise les formules empiriques de l'Eurocode ( EN 1992-4-7.2.1) pour le dimensionnement des ancrages (CBFEM), tandis qu'IDEA StatiCa Detail repose entièrement sur la méthode des éléments finis (3D CSFM). Certaines options de vérification se chevauchent donc dans les deux applications, mais toujours avec une méthode différente.
De par la nature des méthodes mises en œuvre dans le logiciel, seul le béton non armé peut être pris en compte dans Connection, tandis que seule une fondation en béton armé peut être prise en compte dans Detail.
Les principales hypothèses et limitations de l'analyse pour IDEA StatiCa Detail 3D sont mentionnées dans l'article Limitations connues.
a) Rupture de l'acier
La rupture de l'acier des ancrages soumis uniquement à la traction est vérifiée dans les deux applications. La résistance en traction de l'ancrage est vérifiée dans Connection selon la formule suivante :
Dans Detail, les ancrages sont vérifiés selon l'Eurocode sélectionné (1992-4 ou 1993-1-8) dans les Paramètres du projet. Ce comportement s'applique à partir de la version 25.1.1.
Dans les versions antérieures, les ancrages sont vérifiés comme des armatures classiques, sur la base des diagrammes contrainte-déformation définis pour chaque matériau, en utilisant une valeur de déformation limite maximale de 5 % (calculée à partir de l'effet de raidissement en traction, voir Contexte théorique)
b) Rupture du cône de béton
La rupture du cône de béton peut être vérifiée dans Connection. Cependant, dans Connection, l'application ne peut prendre en compte que le béton non armé.
Par conséquent, en cas de rupture du cône de béton, il convient de recourir à IDEA StatiCa Detail, qui permet d'analyser l'ensemble du bloc armé. La résistance à la traction du béton est négligée par mesure de sécurité, ce qui signifie que la capacité portante pour la rupture du cône est déterminée, dans une large mesure, par la quantité de ferraillage spécifiée. Sur l'image ci-dessous, vous pouvez voir les directions des contraintes principales qui indiquent la forme du cône mentionné ci-dessus. Sur la partie droite, vous pouvez voir les valeurs des contraintes dans le béton, qui sont évaluées par rapport aux valeurs limites.
c) Rupture par arrachement
Cette vérification normative n'existe dans Connection que pour certains cas (voir la première image de cet article). Une vérification supplémentaire est nécessaire pour les ancrages mécaniques post-installés.
Dans Detail, il est possible de configurer ce que l'on appelle des ancrages adhérents et de spécifier la résistance d'adhérence de calcul selon leurs paramètres techniques. Les ancrages seront alors vérifiés sur la base de ces paramètres. (Applicable uniquement pour le béton armé.)
d) Rupture combinée par arrachement et rupture du béton des fixations collées
Cette rupture ne peut être détectée que dans Detail, où les contraintes du béton et les zones d'ancrage sont évaluées à l'aide du 3D CSFM. Le mécanisme de rupture combinée par arrachement et rupture du béton est traité dans Detail selon les principes définis ci-dessus, et son évaluation fait partie de la vérification de la résistance du béton et de l'ancrage. (Applicable uniquement pour le béton armé.)
e) Rupture par fendage du béton
Il n'est pas possible de le vérifier dans Connection. Pour Detail, la rupture par fendage est généralement un problème propre au béton non armé, où l'utilisation d'armatures empêche son apparition. Dans le même temps, il est possible de visualiser les contraintes et déformations aussi bien des armatures en compression ou en traction que du béton en compression dans l'application Detail.
f) Rupture par éclatement du béton
Pour le béton non armé, la vérification normative empirique selon l'Eurocode dans Connection est possible.
Pour les éléments structurels armés, il est possible d'utiliser Detail. La rupture par éclatement du béton est couverte par l'analyse de la résistance du béton, où les contraintes de traction ne sont transmises que par les armatures (comme mentionné à plusieurs reprises ci-dessus).
Vérifications supplémentaires pour les blocs de béton armé :
Pour les fondations armées, une vérification supplémentaire du ferraillage est requise. La rupture de l'acier des armatures et la rupture d'ancrage des armatures font partie de la vérification du ferraillage dans Detail.
g) Rupture de l'acier des armatures
h) Rupture d'ancrage des armatures
Charge de cisaillement
L'Eurocode divise le deuxième type de chargement (effort de cisaillement) en 4 cas possibles de rupture de l'ancrage ou du bloc en béton (a, b, c, d) et deux cas supplémentaires pour les fondations armées (e, f).
La figure ci-dessous montre schématiquement quel type de rupture peut être vérifié avec l'application Connection, et quel comportement peut également être couvert en utilisant du béton armé, donc par l'analyse dans Detail. IDEA StatiCa Connection utilise les formules empiriques de l'Eurocode ( EN 1992-4-7.2.2) pour le dimensionnement des ancrages (CBFEM). Tous les types de rupture causés par l'effort de cisaillement peuvent être couverts dans l'application Connection.
Dans IDEA StatiCa Detail 3D, le cisaillement peut être transmis par frottement, par les ancrages ou par une bêche. Il est important de préciser que seule la fondation est vérifiée. Les autres éléments en acier (par exemple, la bêche, les soudures) doivent être vérifiés dans Connection ou ailleurs. Il faut à nouveau souligner que seul le béton armé est requis.
a) Rupture de l'acier sans bras de levier
La rupture de l'acier sans bras de levier des ancrages soumis au cisaillement est vérifiée dans Connection. La résistance au cisaillement de l'ancrage est vérifiée dans IDEA StatiCa Connection selon la formule suivante :
Dans Detail, les ancrages sont à nouveau vérifiés selon l'Eurocode sélectionné (1992-4 ou 1993-1-8) dans les Paramètres du projet. Ce comportement s'applique à partir de la version 25.1.1. La vérification n'est pas possible dans Detail pour les versions antérieures.
b) Rupture de l'acier avec bras de levier
La rupture de l'acier avec bras de levier des ancrages soumis au cisaillement n'est vérifiée que dans Connection. La résistance au cisaillement de l'ancrage est vérifiée dans IDEA StatiCa Connection selon la formule suivante :
La vérification n'est pas possible dans Detail.
c) Rupture par arrachement du béton (pry-out)
La rupture par arrachement du béton (pry-out) des ancrages soumis au cisaillement n'est vérifiée que dans Connection. La résistance au cisaillement de l'ancrage est vérifiée dans IDEA StatiCa Connection selon la formule suivante :
La capacité au cisaillement du béton à travers la platine de base est ensuite évaluée dans l'application Detail.
d) Rupture du bord du béton
La rupture du bord du béton des ancrages soumis au cisaillement n'est vérifiée dans Connection que pour le béton non armé. La résistance au cisaillement de l'ancrage est vérifiée dans IDEA StatiCa Connection selon la formule suivante :
La rupture du bord du béton peut être vérifiée dans Detail (béton armé uniquement).
Vérifications supplémentaires pour les blocs de béton armé :
Pour les fondations armées, une vérification supplémentaire du ferraillage est requise. La rupture de l'acier et la rupture d'ancrage du ferraillage font partie de la vérification du ferraillage dans IDEA StatiCa Detail.
e) Rupture de l'acier de l'armature complémentaire
f) Rupture d'ancrage de l'armature complémentaire
Conclusion
L'avantage le plus significatif se retrouve dans des exemples tels que l'ancrage proche d'un bord et d'autres cas où le béton non armé ne satisfait pas la charge requise. Notez que les ancrages et les bêches doivent être vérifiés séparément dans Connection, mais ensemble, ces deux outils logiciels offrent une solution complète.
En raison de la méthode et de la conception de l'application, l'application Detail est uniquement adaptée aux fondations armées.