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Eurocodes pour les Structures en Acier Elaboration d'une Approche Trans-nationa

Eurocodes pour les Structures en Acier Elaboration d'une Approche Trans-nationale Formation: Eurocode 3 Module 2: Analyse et calcul des ossatures Cours 6: Choix d'analyse et implications pour le calcul Résumé: · Ce cours introduit l'idée selon laquelle le choix de l'outil d’analyse est guidé en partie par par la méthode de vérification devant être utilisée (y compris les restrictions de l'Eurocode 3 Partie 1-1) et en partie par l'utilisateur en fonction de la disponibilité des logiciels nécessaires. Plus l'outil d'analyse est sophistiqué, moins nombreuses sont les tâches de vérification restant à effectuer après l'analyse. · Les différentes méthodes, “directes” et “indirectes”, pour l'analyse du second ordre y sont esquissées et les conséquences que chacune d'entre elle peut avoir sur la vérification de l'ossature et de ses composants y sont expliquées. · L'utilisation des méthodes d'analyse et de vérification élastique (linéaire et non linéaire), rigide-plastique du premier ordre et élastique-plastique fait l'objet d'une discussion. · Des organigrammes ainsi que des recommandations sous forme de tableaux y sont donnés afin d'aider le concepteur à identifier les paragraphes appropriés de l'Eurocode 3 Partie 1-1 à appliquer à chaque étape de la procédure d'analyse et de vérification. Pré-requis: · Une connaissance des bases fondamentales de la théorie de la résistance des matériaux (pour les poutres et les éléments tendus) et de l'analyse de structures. · Une connaissance de la théorie fondamentale du flambement des poteaux et des autres formes d'instabilité. · Une connaissance du calcul élastique et plastique des éléments simples. · Le Module 1 en ce qui concerne les Charges et les définitions des Etats Limites. · Le Cours 4 “Idéalisation et analyse des ossatures”. · Le Cours 5 “Classification des ossatures et représentation des assemblages”. Notes destinées aux Formateurs: · Ce support représente un cours de 75 minutes, toutefois une certaine sélection doit être opérée afin de respecter cette limite de temps. SSEDTA Eurocodes pour les Structures en Acier –Elaboration d’une Approche Trans-nationale Analyse et calcul des ossatures Choix d'analyse et implications pour le calcul Objectifs: Il convient que les étudiants: · Comprennent les différences existant entre les choix d'outils analytiques plus ou moins sophistiqués. · Soient conscients qu'il existe des cas où un ou plusieurs types d'analyses donnés sont exclus, mais qu'un certain nombre de méthodes diverses peuvent souvent être utilisées pour prévoir le comportement des structures. · Sachent apprécier les relations existant entre diverses approches d'analyse et de vérification. Références: [1] King, C.M., Plastic design of single-storey pitched-roof portal frames to Eurocode 3, Steel Construction Institute, Rapport Technique, Publication du SCI 147, 1995. [2] Merchant, W., Frame stability in the plastic range., Brit.Weld. Jour.; N°3, (366), 1956. [3] Wood, R.H., Effective length of columns in multi-storey buildings, The Structural Engineer, n° 7, 8 et 9, Vol.52, 1974. [4] Kirby P.A., Nethercot D.A., Design for structural stability, Collins, London, 1988. [5] Jaspart J-.P., Ultimate load of frames with semi-rigid joints, J.Const. Steel Res., Vol. 11, n° 4, 1988. [6] ENV 1993-1-1 : Eurocode 3 : Calcul des Structures en Acier : Partie 1-1 : Règles générales et règles pour les bâtiments. Analyse et calcul des ossatures 2 Eurocodes pour les Structures en Acier –Elaboration d’une Approche Trans-nationale Analyse et calcul des ossatures Choix d'analyse et implications pour le calcul 1 Considérations générales concernant le choix d'analyse 1.1 Choix entre une analyse du premier ordre ou du second ordre Au stade du calcul préliminaire, il faut en général décider si la structure doit être classée comme contreventée ou non contreventée. Ceci détermine comment les effets des charges verticales et horizontales (y compris ceux provoqués par les imperfections d'ossature) doivent être pris en compte dans l'analyse. 5.2.5.3 Une fois que l'on a établi la configuration de l'ossature, on entreprend pré-dimensionnement des éléments et des assemblages. On peut effectuer une analyse préliminaire pour déterminer la classification souple ou rigide de l'ossature. Comme alternative, on peut prendre pour hypothèse une classification d'ossature à vérifier ultérieurement. Sur la base de ces informations, on doit choisir une méthode appropriée d'analyse globale pour déterminer les sollicitations de calcul. Pour la plupart des ossatures typiques, une analyse du premier ordre convient en général. Alors qu'une analyse du second ordre, élastique ou plastique (mais sous certaines conditions de classification des éléments et des assemblages), peut toujours être utilisée, il existe certains cas où: 5.2.1.2(3) · une analyse du premier ordre suffit, sans aucun besoin de prendre en compte les effets du second ordre, 5.2.1.2(2c) · lorsque VSd / Vcr £ 0,25, on peut utiliser une analyse élastique du premier ordre pour l'analyse d'ossatures souples, avec des corrections pour la prise en compte des effets du second ordre lorsqu'ils sont significatifs. 5.2.6.2(4) · on peut utiliser une analyse rigide-plastique du premier ordre lorsque VSd /Vcr £ 0,20 et à condition que toutes les sollicitations soient amplifiées par 1/(1- VSd /Vcr.). Ce cas constitue en fait une application de l'Approche de Merchant-Rankine [1]. 5.2.6.3(3) Pour faire ce choix, il est nécessaire d'évaluer dans quelle mesure les effets du second ordre peuvent modifier la répartition des sollicitations (c'est-à-dire, d'évaluer si les déplacements horizontaux (P-D) et les déformations d'éléments / imperfections d'éléments (P-d) sont ou non significatifs). Il est rappelé que les déplacements horizontaux ont l'effet le plus important dans une ossature souple. Alors que les effets des imperfections d'éléments et de déformations d'éléments peuvent être significatifs pour certains types d'éléments relativement élancés dans une ossature souple, il est peu probable qu'ils le soient pour les éléments d'une ossature rigide. 5.2.5.2 5.2.4.2(4) Afin d'examiner l'effet du déplacement horizontal, on doit évaluer le paramètre de charge critique lcr, c'est-à-dire le rapport existant entre la charge verticale totale qui produirait une instabilité horizontale dans le plan de la structure et les charges verticales de calcul réelles. (L'Eurocode 3 Partie 1-1 utilise l' inverse de ce paramètre, soit 1/lcr = VSd / Vcr , pour cette évaluation). Une fois que les poteaux ont reçu des dimensions préliminaires, une estimation peut être faite sur la base de la valeur de VSd / Vcr pour les poteaux de la structure supportant la charge susceptible d'être la plus critique. Il est nécessaire de vérifier cette évaluation préliminaire après avoir effectué une analyse. On peut utiliser une approche approximative pour le calcul de ce paramètre pour les bâtiments 5.2.6.2(6) Analyse et calcul des ossatures 3 Eurocodes pour les Structures en Acier –Elaboration d’une Approche Trans-nationale Analyse et calcul des ossatures Choix d'analyse et implications pour le calcul à plusieurs étages (cf cours 5). Cependant, cette approche n'est pas appropriée pour les bâtiments à ossature industrielle typique à un seul étage et à traverses inclinées. Dans ce cas, il convient de se reporter à l'exemple de calcul de ce type de structure et à King [1]. Lorsque la valeur de lcr est suffisamment grande, soit lcr ³ 10 (ou si, comme nous l'avons vu en alternative VSd / Vcr est suffisamment faible £ 0,1) l'ossature est classifiée comme rigide et une analyse du premier ordre convient. 5.2.5.2(3) Lorsque l'ossature est classifiée comme ossature souple, une analyse du second ordre est exigée. Cependant, pour de nombreuses structures, il est toujours possible d'effectuer une analyse du premier ordre, à condition que les sollicitations ainsi obtenues soient convenablement amplifiées pour prendre en compte les effets du second ordre (c'est-à-dire par une méthode indirecte). L'effet des déformations des éléments peut être significatif pour des éléments poutre-poteau relativement élancés d'ossatures tant souples que rigides. Bien que l'utilisation d'éléments élancés dans des ossatures ne soit pas courante, il est prudent de vérifier pour ces éléments si l'on doit prendre ou non en compte l'effet de déformation d'élément. L'EC3 mentionne la nécessité d'examiner l'importance des imperfections d'élément locales pour certains types de poutres-poteaux d'ossatures souples uniquement. A défaut d'exigence spécifique concernant l'effet des déformations d'élément provoquées par la charge, la vérification de l’importance des imperfections d'élément peut également être considérée comme une évaluation de la signification des effets du second ordre locaux (P- d) sur un élément donné, quelle qu'en soit la source. La procédure utilisée pour identifier les éléments élancés concernés est très semblable à celle utilisée pour la classification en ossature souple. La différence est que le paramètre utilisé est ici la valeur de 1/lcr = NSd / Ncr pour l'élément poutre-poteau seul. Lorsque NSd / Ncr ³ 0,25 pour un tel élément quel qu'il soit, il est alors nécessaire d'introduire les imperfections d'élément (au moins pour l'élément concerné) dans l'analyse globale et d'utiliser une analyse générale du second ordre. Dans le calcul de Ncr (la charge d'Euler) on utilise une longueur de flambement de l'élément égale à la longueur d'épure. L'imperfection à utiliser est spécifique au type d'élément utilisé et à la courbe de flambement appropriée. 5.2.4.2(4) 5.5.1.3 1.2 Choix de la représentation des assemblages dans l'idéalisation de l'ossature Cette question est traitée dans le cours 7 “Approches de calcul traditionnelle et moderne”. 1.3 Choix entre méthodes d'analyse élastique et plastique Le concepteur doit également décider entre l'utilisation d'une méthode d'analyse élastique et celle d'une méthode d'analyse plastique. Une méthode d'analyse plastique ne convient que sous uploads/Management/ lecture-6-7-et-8 1 .pdf