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Version 06.2016 EXPOSÉ TECHNIQUE - DANS LE CADRE DU CAMPUS ASCHWANDEN DURA Poin

Version 06.2016 EXPOSÉ TECHNIQUE - DANS LE CADRE DU CAMPUS ASCHWANDEN DURA Poinçonnement Introduction au logiciel de calcul Dr Stefan Lips, Directeur technique R&D, F.J. Aschwanden AG, Lyss Prof. Dr Albin Kenel, Chef de département technique de construction, Haute école d'ingénierie et d'architecture de Lucerne, Horw Table des matières Introduction 5 Processus du logiciel de calcul DURA 7 Mise en œuvre du programme 13 Exemples: Principes 33 Exemple 1: Colonne intérieure rectangulaire 33 Exemple 2: Colonne de bord carrée 55 Exemple 3: Angle de mur 69 Notations 83 DURA / Introduction au logiciel de calcul / Version 06.2016 3 Encadrés théoriques Le modèle de calcul en résumé 8 Détermination des valeurs de saisie pour le niveau d'approximation 3 17 Détermination des moments d'encastrement des colonnes 20 Relation moments d'encastrement des colonnes/valeur ke 24 Quelle est la meilleure solution? 31 Résistance à la rupture et rotation de rupture 39 Qu'est-ce que la valeur ksys? / Calcul d'après l'expertise 53 Ce qu'il faut savoir sur les radiers/ semelles isolées 66 Les planchers-dalles précontraints 79 Annexes Annexe A: Diagrammes d'évaluation de la capacité portante 87 Annexe B: Tableaux annexes pour la détermination de ke 95 Annexe C: Fiche technique FEM 103 Annexe D: Conditions de déformation 105 Annexe E: Précontrainte 107 DURA / Introduction au logiciel de calcul / Version 06.2016 5 Introduction Le poinçonnement des colonnes par les planchers-dalles est un mécanisme de rupture complexe qui dépend de nombreux paramètres différents. Cela se reflète également dans la norme de dimensionnement révisée SIA 262:2013 dans laquelle, comparativement aux générations de normes précédentes, le nombre de paramètres et de conditions pris en compte est nettement plus élevé. Ce qui implique qu'une vérification à la main du poinçonnement peut, le cas échéant, entraîner une grosse perte de temps pour l'ingénieur. C'est la raison pour laquelle les programmes de calcul pour le poinçonnement constituent une aide importante. Cependant l'ingénieur doit être capable malgré tout de concevoir les calculs et de vérifier la vraisemblance des résultats. Le présent document « Logiciel de calcul DURA du poinçonnement » montre ce qu'il convient de respecter dans le calcul du poinçonnement avec le logiciel de calcul DURA. Les différentes saisies indispensables sont expliquées étape par étape. On montrera par ailleurs comment évaluer les solutions présentées et comment les vérifier par un calcul à la main. Par ailleurs, certains points de la norme SIA 262:2013 sont pris comme référence, puis commentés et discutés dans différents encadrés théoriques. Afin de faciliter encore le travail de l'ingénieur, différents outils sont également proposés en annexe. Il s'agit d'une part de diagrammes spécialement créés par F.J. Aschwanden AG pour le système DURA permettant d'évaluer facilement la résistance à le poinçonnement. On trouvera par ailleurs dans l'annexe des formules permettant de déterminer simplement la valeur ke ainsi qu'une fiche technique permettant de reporter facilement dans le logiciel de calcul DURA les résultats utiles issus d'un calcul FEM. A l'exception des encadrés théoriques, les informations et outils mentionnés dans le présent document sont valables exclusivement pour le système DURA et le logiciel de calcul DURA. DURA / Introduction au logiciel de calcul / Version 06.2016 7 Processus du logiciel de calcul DURA Les programmes de calcul DURA (poinçonnement DURA et effort tranchant DURA) sont intégrés au pack logiciel Aschwanden et conçus en fonction du processus. Le cœur du logiciel Aschwanden est le gestionnaire de projet dans lequel il est possible d'établir et de modifier les données concernant différents projets. Une fois les données d'un projet recueillies dans le gestionnaire de projet, celles-ci pourront par conséquent être utilisées pour d'autres programmes de calcul Aschwanden, par exemple ORSO-V ou CRET. L'explorateur DURA permet de saisir et de traiter n’importe quel nombre de positions. Chaque position de colonne peut être calculée, enregistrée et consultée à nouveau après modification des contraintes et recalculée. Le logiciel propose des modèles alternatifs pouvant être sélectionnés et transformés. Les différentes positions de colonnes et les variantes choisies sont représentées et regroupées de manière claire dans l'explorateur de colonnes avec mention du degré de précision du calcul. La saisie et le calcul s'effectuent dans un répertoire. La saisie s'effectue généralement de haut en bas et de gauche à droite. Cette disposition intuitive permet d'utiliser le logiciel de manière efficiente grâce à une vision d'ensemble. La liste des données saisies et la présentation détaillée des résultats pour chaque item permettent d'avoir instantanément une vision d'ensemble. Vous trouverez dans l'édition la statique détaillée du calcul du poinçonnement. Cette liste peut être soumise à F.J. Aschwanden AG en guise d'appel d'offre directement par e-mail ou par fax. F.J. Aschwanden AG établit pour vous une offre avec toutes les solutions que vous aurez choisies. En fonction de votre choix, le logiciel de calcul établit, à partir des données gérées de manière centralisée, une liste de commande qui pourra à son tour être envoyée par e-mail (ou par fax). Le texte de l'appel d'offre est établi à partir des données gérées de manière centralisée et peut être exporté, par exemple, sous forme de document Word. Par ailleurs, les solutions choisies peuvent être exportées sous forme de fichier DXF et consultées dans un programme de CAO. 8 DURA / Introduction au logiciel de calcul / Version 06.2016 Encadré théorique: Le modèle de calcul en résumé Le modèle de calcul de la norme SIA 262:2013 repose sur la théorie de la fissure critique. Cette théorie a été développée par le Dr A. Muttoni, professeur à l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne. L'idée de base de cette théorie est qu'il apparaît une fissure de cisaillement critique due à des déformations au niveau de la colonne ou à des forces isolées. Si l'ouverture de la fissure de cisaillement critique augmente, l'effort tranchant transmis dans la section de référence diminue. La transmission de l'effort tranchant s'effectue essentiellement par l'aggregate interlock dans la fissure de cisaillement et avec l'aide d'une barre de compression appropriée dans la zone comprimée en flexion. Comme, selon le concept, la résistance dépend de la déformation, il est très important de déterminer la tenue de la dalle à la déformation. Le plus simple pour expliquer ce modèle est de faire appel à un diagramme de rotation de l'effort tranchant. DURA / Introduction au logiciel de calcul / Version 06.2016 9 Le diagramme montre d'une part la tenue de la dalle à la déformation. Plus les actions augmentent, plus les rotations augmentent. Dans la norme, ceci est représenté par l'équation (59) dans laquelle msd prend en compte les actions en fonction de Vd. ( ) La deuxième courbe représente ce qu'on appelle le critère de rupture pour les dalles sans armature de poinçonnement ; elle montre que la résistance diminue si la rotation augmente et si l'ouverture de la fissure de cisaillement est proportionnelle. Ceci est mis en évidence dans la norme à l'aide des équations (57) & (58): Le point d'intersection des deux courbes donne la résistance ultime (VRd = Vd). Sur les dalles avec armature de poinçonnement, la vérification du poinçonnement est un peu plus complexe, car trois mécanismes de défaillance différents sont à prendre en compte. a) Rupture au niveau de l'armature de poinçonnement b) Rupture en dehors de l'armature de poinçonnement c) Rupture de la bielle de compression du béton a) b) c) 10 DURA / Introduction au logiciel de calcul / Version 06.2016 Dans le cas d'une rupture au niveau de l'armature de poinçonnement, la résistance résulte de la superposition de la proportion du béton et de la proportion de l'acier due à l'armature de poinçonnement. Ces deux composants dépendent ici de la rotation. Pour la proportion de béton, la même approche prévaut que pour les dalles sans armature de poinçonnement. Pour la proportion d'acier, on suppose que l'activation de l'armature de poinçonnement est due à l'ouverture de la fissure de cisaillement. C'est-à-dire que la contrainte dans l'armature de poinçonnement augmente avec la rotation jusqu'à ce que la contrainte d'écoulement soit atteinte. En cas de rupture en dehors de l'armature de poinçonnement, la même approche prévaut que pour les dalles sans armature de poinçonnement. Toutefois la section de contrôle se trouve dans ce cas-là en dehors de la zone avec armature et elle est par conséquent nettement plus grande. DURA / Introduction au logiciel de calcul / Version 06.2016 11 En cas de rupture de la bielle de compression du béton au niveau du bord de la colonne, on utilisera une approche empirique simplifiée. Le critère de rupture pour les dalles sans armature de poinçonnement sera alors augmenté du facteur ksys. Selon la norme, on a valeur ksys = 2,0 comme dans l'équation (69). Cependant ce facteur peut être augmenté s'il existe une expertise basée sur des tests montrant que le niveau de sécurité atteint est le même que pour des dalles sans armature de poinçonnement. Pour plus d'informations sur le sujet, se référer à l'encadré théorique « Qu'est-ce que la valeur ksys?/Dimensionnement reposant sur une expertise ». Il faut cependant encore indiquer que le critère de rupture est augmenté du facteur ksys et non la résistance ultime en comparaison uploads/Ingenierie_Lourd/ poinconnement.pdf