approche du calcul des structures et des assemblages en gc, ulg
TRANSCRIPT
CONSTRUCTION DE BATIMENTS
Nouvelle approche du calcul des structures et des assemblages
en génie civil
C/U/S/T Polytech’ Clermont-Ferrand - France20 novembre 2007
J.P. Jaspart, Université de Liège
THEMES DE L ’EXPOSE
Principes de dimensionnement des structures de bâtiments
Importance du comportement des assemblages dans ce processus
Procédures de calcul, Eurocodes et documents de référence
Exemples d ’application
STRUCTURES DE BATIMENTS
7
STRUCTURES DE BATIMENTS
DOCUMENTS NORMATIFS
Eurocode 1 « Charges »
Eurocodes structuraux « Règles de calcul pour bâtiments »
Eurocode 3: bâtiments en acierEurocode 4: bâtiments mixtes acier-béton
Conversion ENV / EN en cours
ETAPES DE DIMENSIONNEMENT
OUINON
L’OSSATURE EST-ELLE SATISFAISANTE AUX ELS ET ELU
MODELISATION ET PREDIMENSIONNEMENT
ANALYSE DE L’OSSATURE
CALCUL DES ASSEMBLAGES
CONTENU DES EUROCODES
ETAPES DU DIMENSIONNEMENT
PRINCIPES
REGLES D’APPLICATION
PREDIMENSIONNEMENT ANALYSE VERIFICATIONS ASSEMBAGES
NON
OUI
OUI
OUI / NON
NON
OUI / NON
OUI
OUI / NON
ETAPES DE DIMENSIONNEMENT
Idéalisation, classification et analyse globale de l’ossature
Résistance des:sectionsdes éléments structuraux
Calcul des assemblages
ETAPES DE DIMENSIONNEMENT
OUINON
L’OSSATURE EST-ELLE SATISFAISANTE AUX ELS ET ELU
MODELISATION ET PREDIMENSIONNEMENT
ANALYSE DE L’OSSATURE
CALCUL DES ASSEMBLAGES
ETAPES DE DIMENSIONNEMENT
Idéalisation, classification et analyse globale de l’ossature
Résistance des:sectionsdes éléments structuraux
Calcul des assemblages
ETAPES DE DIMENSIONNEMENT
OUINON
L’OSSATURE EST-ELLE SATISFAISANTE AUX ELS ET ELU
MODELISATION ET PREDIMENSIONNEMENT
ANALYSE DE L’OSSATURE
CALCUL DES ASSEMBLAGES
ETAPES DE DIMENSIONNEMENT
Idéalisation, classification et analyse globale de l’ossature
Résistance des:sectionsdes éléments structuraux
Calcul des assemblages
APPROACHE TRADITIONELLEDE DIMENSIONNEMENT
STOP
DIMENSIONNEMENTDES ASSEMBLAGES
STRUCTURE O.K.?
ANALYSEET VERIFICATIONS
PREDIMENSIONNEMENTDES MEMBRURES
NON
OUI
APPROACHE TRADITIONELLEDE DIMENSIONNEMENT
coûts de fabrication et de montage élevés
COMPORTEMENT REEL D ’UN ASSEMBLAGE
Mb
Fb
Fb
θb
θc
Mb2
Fb2
Fb2
Mb1
Fb1
Fb1
Fb= Mb/z Fb2= Mb2/z Fb1= Mb1/z
z z z
Mb1 > Mb2
θc
COMPORTEMENT REEL D ’UN ASSEMBLAGE
COMPORTEMENT REEL D ’UN ASSEMBLAGE
COMPORTEMENT REEL D ’UN ASSEMBLAGE
COMPORTEMENT REEL D ’UN ASSEMBLAGE
COMPORTEMENT REEL D ’ASSEMBLAGE
semi-rigide et partiellement résistant
φ
M
φ
COMPORTEMENT REEL D ’UN ASSEMBLAGE
M
φ
M Rd
S j,ini φcd
INFLUENCE SUR LA REPONSE STRUCTURALE
DéplacementsForces intérieuresMode et charge de ruine
APPROCHE COHERENTE DE DIMENSIONNEMENT
STOP
STRUCTURE ET ASSEMBLAGES O.K.?
ANALYSE STRUCTURALEET VERIFICATIONS
CHARACTERISATIONDES ASSEMBLAGES
PREDIMENSIONNEMENT DESMEMBRURES ET ASSEMBLAGES
NONOUI
MERITES DE LA NOUVELLE APPROCHE
Choix de l’assemblage guidé par les coûtsde fabrication et de montage
MERITES DE LA NOUVELLE APPROCHE
Assemblages semi-rigides au lieu d ’assemblages rotulés⇒ diminution du poids de l ’ossature
Assemblages semi-rigides au lieu d ’assemblages rigides⇒ diminution du coût de fabrication et
montage
Assemblages rigides⇒ réduction des coûts de fabrication
APPROCHE COHERENTE DE DIMENSIONNEMENT
STOP
STRUCTURE ET ASSEMBLAGES O.K.?
ANALYSE STRUCTURALEET VERIFICATIONS
CARACTERISATIONDES ASSEMBLAGES
PREDIMENSIONNEMENT DESMEMBRURES ET ASSEMBLAGES
NONOUI
QUATRE ETAPES SUCCESSIVES
M
φ
M
φ?
?
?
M
φ
Caractérisation Classification
IdealisationModélisation
CLASSIFICATION
En raideur
Sj,ini
φ
Pinned
Semi-rigid
RigidMj
Boundaries for stiffnessJoint initial stiffness
CLASSIFICATION
En résistance
Mj,Rd
Partial-strength
Full-strength
Pinnedφ
Mj
Boundaries for strengthJoint strength
CLASSIFICATION
Selon la ductilité
Fragile
"Semi-ductile"
Ductile φ
Mj
MODELISATION
JOINTMODELLING
BEAM-TO-COLUMN JOINTSMAJOR AXIS BENDING
BEAMSPLICES
COLUMNBASES
SIMPLE
SEMI-
CONTINUOUS
CONTINUOUS
IDEALISATION
Analyse élastique
Sj,ini/η
φ
Mj
Mj,Rd
φ
Mj
Mj,Rd
2/3 Mj,Rd
Sj,ini
(a) For elastic verification (b) For plastic verification
Actual M-φ curve
Idealised representation
IDEALISATION
Analyse rigide-plastique
φ
Mj
Mj,Rd
IDEALISATION
Analyse élasto-plastique
(a) Bi-linear (b) Tri-linear
Sj,ini/η
φ
Mj
Mj,Rd
φ
Mj
Mj,Rd
Mj
CARACTERISATION
Recherche d ’une approche commune multi-matériaux
M
φ?
?
?
Différentes configurations
Pieds de poteaux
ContinuitéPoutre-poutre
Différentes configurationsAssemblages de portiques
Différentes configurations
Assemblages de constructionmixte acier-béton
Différentes configurationsAssemblages entreprofilés minces
Différents types de sections
Laminés et formés à chaud ou à froid
Différents types de sections
Profilés reconstitués par soudage
Différents connecteurs
Boulons
Différents connecteurs
Soudures
Différents connecteurs
Systèmes spéciauxBoulons HuckBoulonsFlowdrillBoulons aveuglesBoulons injectés…
ga b c d e f
Différents connecteurs
Goujons soudés
Different connectors
Connecteurs particulierspour profilés minces
VisRosettesClinchage, …
Différents élémentsd’assemblage
PlatinesEclisses
Cornières
Economie
Coûts de fabrication et transports réduits
Critères particuliers de dimensionnement
“Robustness”Les assemblages commefacteur-clé
Critères particuliers de dimensionnement
CARACTERISATION
Recherche d ’une approche commune multi-matériaux
Méthode des composantes
M
φ?
?
?
AIDES AU CALCUL
Documents explicatifs de l ’Eurocode
Aides au calcul des assemblages (tables, diagrammes, logiciels, …) et des structures
Exemples d ’application sur différents types de structures
BOUQUINS DE L ’APK
COURS SSEDTA 1
COURS SSEDTA 1
Ensemble de 25 modèles d’enseignement pour la formation à l’Eurocode 3:
Fichiers WORD avec leçonsPrésentations POWERPOINT des leçonsExemples d’application sur structures tout entières
Disponible en anglais, français, espagnol et grec
COURS SSEDTA 2
COURS SSEDTA 2
Ensemble de 12 modèles d’enseignement pour la formation à l’Eurocode 3:
Fichiers WORD avec leçonsPrésentations POWERPOINT des leçonsExemple d’application sur structure contreventée
Disponible en anglais, français, espagnol et grec
MANUEL DE DIMENSIONNEMENT
Aides au calcul des assemblages
Aides au dimensionnement de la structure
Approches de dimensionnement
Exemples d ’applications
Outils de calcul
OUTILS DE CALCUL DES ASSEMBLAGES
Procédures simplifiées de calcul
Tables d ’assemblages standardisés
Logiciels
Dast Ringbuch
Dast Ringbuch
Deutscher Stahlbau-Verband DSTVStahlbau-Verlagsgesellschaft mbH
Deux volumesProcédures de calcul pour assemblages articulés et assemblages qui transmettent des moments de flexionTables d’assemblages standardisés
Dast Ringbuch
Calcul selon la DIN et l’Eurocode 3Tables d ’assemblages établies avec CoP
EXEMPLE D ’APPLICATION I
Portique industrielApproche élastiqueAssemblages rigides
ETAPES DE CALCUL
Définition de Vcr
Calcul de VSd / Vcr
Classification de la structureChoix de l ’analyseAnalyseVérificationsDimensionnement des assemblages
EXEMPLE D ’APPLICATION II
Bâtiment acier contreventé
7,2 m 7,2 m
4,5 m
4,2 m
HEA
HEA
HEA
HEA
HEA
HEA
IPEIPE
IPEIPE
Floor
Roof
221 1
443 3
CONCLUSIONS
Concept unifié de calcul des assemblagesImpact favorable sur le coût des structures si le calcul est bien maîtriséNormes et recommendations disponiblesStructures réelles calculées selon nouveaux principesTravail de diffusionTravaux de recherches complémentaires