L'Eurocode spécifie plusieurs modes de rupture des ancrages et des semelles en béton, et les subdivise selon le type de chargement. Dans IDEA StatiCa Connection, nous pouvions jusqu'à présent vérifier les ancrages, mais avec certaines limitations : les vérifications devaient être effectuées manuellement.
Par ailleurs, il était impossible de prendre en compte le ferraillage des massifs en béton. Cela change désormais avec IDEA StatiCa Detail 3D, qui offre davantage de possibilités. IDEA StatiCa Detail 3D ne propose pas les vérifications telles que nous les connaissons dans la norme qui les définit pour le béton non armé. Toutefois, grâce à l'analyse par éléments finis, nous pouvons vérifier que le béton armé satisfera la charge spécifiée et, dans ce cas, qu'il empêchera la rupture du béton qui correspondrait à ces conditions. Les applications fonctionnent indépendamment et peuvent être utilisées séparément. Grâce au lien entre Connection et Detail, il est également possible d'utiliser Detail uniquement comme calcul complémentaire.
Passons maintenant en revue, l'une après l'autre, les conditions de l'Eurocode et les possibilités qu'offrent les applications.
Effort de traction
L'Eurocode répartit le premier type de charge (effort de traction) en 6 cas possibles de rupture de l'ancrage ou du massif en béton (a, b, c, d, e, f) et en deux cas supplémentaires pour les semelles armées (g, h).
La figure ci-dessous montre de manière schématique quel type de rupture peut être vérifié avec l'application Connection et quel comportement peut être couvert en utilisant du béton armé et, par conséquent, l'analyse dans Detail. IDEA StatiCa Connection utilise des formules empiriques de l'Eurocode ( EN 1992-4-7.2.1) pour le calcul des ancrages (CBFEM), tandis qu'IDEA StatiCa Detail repose entièrement sur la Méthode des Éléments Finis (3D CSFM). Certaines options de vérification se recoupent donc dans les deux applications, mais toujours avec une méthode différente.
De par la nature des méthodes implémentées dans le logiciel, seul du béton non armé peut être considéré dans Connection, tandis que seule une semelle en béton armé peut être considérée dans Detail.
Les principales hypothèses et limitations de l'analyse dans IDEA StatiCa Detail 3D sont décrites dans l'article Limitations connues.
a) Rupture de l'acier
La rupture de l'acier des ancrages sollicités en traction seule est vérifiée dans les deux applications. La résistance à la 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 barres d'armature ordinaires, sur la base des diagrammes contrainte-déformation définis pour chaque matériau, avec une valeur de déformation limite de 5 % au maximum (calculée en fonction de l'effet de raidissement en traction, pour en savoir plus, voir Fondements théoriques)
b) Rupture du béton par cône de béton
La rupture du béton par cône de béton peut être vérifiée dans Connection. Cependant, dans Connection, l'application ne peut prendre en compte que du béton non armé.
Par conséquent, si le cône de béton est en rupture, il convient de passer à IDEA StatiCa Detail, qui fournit une analyse de l'ensemble du massif armé. La résistance à la traction du béton est négligée par sécurité, ce qui signifie que la capacité portante vis-à-vis de la rupture par cône est, dans une large mesure, déterminée 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. Dans la partie droite, vous pouvez voir les valeurs des contraintes dans le béton, qui sont comparées aux valeurs limites.
c) Rupture par arrachement
Cette vérification normative n'est disponible 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 définir des ancrages collés et de spécifier la résistance d'adhérence de calcul en fonction de leurs paramètres techniques. Les ancrages seront alors vérifiés sur la base de ces paramètres. (Applicable uniquement au béton armé.)
d) Rupture combinée par arrachement et du béton des éléments de fixation collés
Cette rupture ne peut être détectée que dans Detail, où les contraintes dans le béton et les zones d'ancrage sont vérifiées à l'aide de la 3D CSFM. Le mécanisme de rupture combinée par arrachement et du béton est, dans Detail, basé sur les principes définis ci-dessus, et sa vérification fait partie de la vérification de la résistance du béton et de l'ancrage. (Applicable uniquement au béton armé.)
e) Rupture du béton par fendage
Il n'est pas possible de la vérifier dans Connection. Dans Detail, la rupture par fendage est généralement un problème propre au béton non armé, que l'utilisation d'un ferraillage empêche de se produire. Il est par ailleurs possible de visualiser, dans l'application Detail, les contraintes et les déformations du ferraillage comprimé ou tendu, ainsi que celles du béton comprimé.
f) Rupture du béton par éclatement latéral
Pour le béton non armé, une vérification normative empirique selon l'Eurocode est possible dans Connection.
Pour les éléments structurels armés, il est possible d'utiliser Detail. La rupture du béton par éclatement latéral est couverte par l'analyse de la résistance du béton, les contraintes de traction étant reprises uniquement par le ferraillage (comme mentionné plusieurs fois ci-dessus).
Vérifications supplémentaires pour les massifs en béton armé :
Pour les semelles armées, une vérification supplémentaire du ferraillage est requise. La rupture de l'acier du ferraillage et la rupture d'ancrage du ferraillage font partie de la vérification du ferraillage dans Detail.
g) Rupture de l'acier du ferraillage
h) Rupture d'ancrage du ferraillage
Charge de cisaillement
L'Eurocode répartit le second type de charge (effort de cisaillement) en 4 cas possibles de rupture de l'ancrage ou du massif en béton (a, b, c, d) et en deux cas supplémentaires pour les semelles armées (e, f).
La figure ci-dessous montre de manière schématique quel type de rupture peut être vérifié avec l'application Connection et quel comportement peut également être couvert en utilisant du béton armé et, par conséquent, l'analyse dans Detail. IDEA StatiCa Connection utilise des formules empiriques de l'Eurocode ( EN 1992-4-7.2.2) pour le calcul des ancrages (CBFEM). Tous les types de rupture dus à 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 seuls la semelle et les ancrages sont vérifiés. Les autres éléments en acier (par ex. la bêche, les soudures) doivent être vérifiés dans Connection ou ailleurs. Là encore, il convient de souligner que seul du béton armé est requis.
a) Rupture de l'acier sans bras de levier
La rupture de l'acier sans bras de levier des ancrages sollicités en 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 là encore 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 sollicités en cisaillement est vérifiée à la fois dans Connection et dans Detail. La résistance au cisaillement de l'ancrage est vérifiée dans IDEA StatiCa Connection selon la formule suivante :
Dans Detail, les ancrages sont vérifiés selon l'Eurocode sélectionné dans les paramètres du projet. Les équations utilisées dans les vérifications sont disponibles dans les Fondements théoriques.
c) Rupture du béton par effet de levier
La rupture du béton par effet de levier des ancrages sollicités en cisaillement est vérifiée uniquement dans Connection. La résistance au cisaillement de l'ancrage est vérifiée dans IDEA StatiCa Connection selon la formule suivante :
La capacité en cisaillement du béton à travers la platine de base est ensuite vérifiée dans l'application Detail.
d) Rupture du béton en bord de dalle
La rupture du béton en bord des ancrages sollicités en cisaillement est vérifiée dans Connection uniquement 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 béton en bord peut être vérifiée dans Detail (béton armé uniquement).
Vérifications supplémentaires pour les massifs en béton armé :
Pour les semelles 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 apparaît dans des cas tels que l'ancrage à proximité d'un bord et d'autres situations où le béton non armé ne satisfait pas à la charge requise. Notez que les ancrages et les bêches doivent être vérifiés plus en détail dans Connection, mais ensemble, ces deux logiciels offrent une solution complète.
En raison de la méthode et de la conception de l'application, l'application Detail ne convient qu'aux semelles armées.
