Lors de la phase de conception d'un bâtiment, la recherche de la forme optimale pour sa structure peut influencer considérablement la qualité et les coûts de sa construction.
Suite au développement de la méthode BIM (Building Information Modelling), des modèles 3D sont de plus en plus souvent créés dès cette phase du projet. Cette méthode offre ainsi de nouvelles possibilités. Ces versions paramétriques et automatisées de modèles de calcul permet d'évaluer différentes options pour une structure porteuse en termes de résistance à l'ELU et à l'ELS, mais aussi selon des critères architecturaux.
L'objectif de ce mémoire est de formaliser la procédure de base de cette méthode de travail paramétrique BIM et de l'appliquer à l'aide d'un exemple concret.
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Auteur
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Mathias Worm
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Établissement
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Technische Universität Braunschweig
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Webinaire
Webinaire
Le modèle de bâtiment est calculé en deux phases :
Les résultats des poteaux et des voiles du calcul 3D et les résultats des dalles du calcul 2D sont combinés dans un seul modèle après le calcul. Il n'est donc pas nécessaire de basculer entre le modèle 3D et les différents modèles 2D des planchers. L'utilisateur ne travaille qu'avec un seul modèle, gagne un temps précieux et évite les erreurs éventuelles lors de l'échange manuel de données entre le modèle 3D et les différents modèles 2D des planchers.
Les surfaces verticales du modèle peuvent être divisées en voiles de cisaillement et en poutres-voiles. Le logiciel génère automatiquement des barres de résultat internes à partir de ces objets de mur, de sorte qu'ils puissent ensuite être utilisés selon la norme souhaitée dans la Vérification du béton.
Pour les éléments des modèles de bâtiment, plusieurs outils de modélisation sont disponibles :
Cette fonctionnalité permet de définir des éléments sur le plan du sol (par exemple avec une couche d'arrière-plan) avec la création d'éléments 3D multiples associés.
Le type d'étage « Transfert de charge uniquement », permet de considérer des planchers sans effet de rigidité dans et hors du plan dans le module complémentaire Modèle de bâtiment. Ce type d'élément collecte les charges sur la dalle et les transfère aux éléments porteurs du modèle 3D. Vous avez ainsi la possibilité de simuler des composants secondaires, par exemple, le solivage de plancher et des éléments de distribution de charge similaires dans le modèle 3D sans autre effet.
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Logiciel de base
La nouvelle génération de logiciels aux éléments finis est utilisée pour le calcul de structures composées de barres, de surfaces et de solides.
Module complémentaire
Le module complémentaire de RFEM Modèle de bâtiment vous permet de définir et de manipuler un bâtiment à l'aide d'étages. Vous avez la possibilité a posteriori d'ajuster les étages de plusieurs façons. Les informations sur les étages et l'ensemble du modèle (centre de gravité) sont affichés graphiquement et sous forme de tableaux.
Module complémentaire
Le module complémentaire Vérification du béton permet d'effectuer différentes vérifications selon les normes internationales. Vous pouvez effectuer des vérifications de barres, de surfaces et de poteaux, ainsi que des analyses de poinçonnement et de déformation.
Module complémentaire
Le module complémentaire de RFEM Vérification de la maçonnerie vous permet de calculer la maçonnerie à l'aide de la méthode des éléments finis. Cette solution a été développée dans le cadre du projet de recherche DDMaS - Digitizing the Design of Masonry Structures (numérisation de la vérification de structures en maçonnerie). Le modèle de matériau représente le comportement non linéaire de la combinaison brique-mortier sous forme de macro-modélisation.
Module complémentaire
Le module complémentaire Vérification de l'acier permet d'effectuer les vérifications à l'état limite ultime et à l'état limite de service des barres en acier selon diverses normes.
Module complémentaire
Le module complémentaire Vérification du bois permet d'effectuer les vérifications à l'état limite ultime, à l'état limite de service et de la résistance au feu des barres en bois selon diverses normes.
Module complémentaire
Le module complémentaire Comportement non linéaire de matériau vous permet de considérer les non-linéarités de matériau dans RFEM, par exemple plastique isotrope, plastique orthotrope, endommagement isotrope.
Module complémentaire
Le module complémentaire Stabilité de la structure permet d'effectuer l'analyse de stabilité des structures. Il détermine les facteurs de charge critiques et les modes de stabilité correspondants.
Module complémentaire
Le module complémentaire Analyse des phases de construction (CSA) vous permet de considérer le processus de construction de structures (barres, surfaces et solides) dans RFEM.
Module complémentaire
Le module complémentaire Analyse géotechnique se base sur les propriétés d'échantillons de sol pour déterminer la masse de sol à analyser dans RFEM. La détermination précise des conditions du sol affecte considérablement la qualité de calcul d'une structure.
Module complémentaire
Le module complémentaire Analyse modale permet le calcul des valeurs propres, des fréquences propres et des périodes propres des modèles composés de barres, de surfaces et de solides.
Module complémentaire
Le module complémentaire Analyse du spectre de réponse permet d'effectuer l'analyse sismique à l'aide de l'analyse du spectre de réponse multimodal. Les spectres requis pour cette opération peuvent être créés selon des normes ou définis par l'utilisateur. Les charges statiques équivalentes sont générées à partir de ces spectres. Le module complémentaire comprend une bibliothèque complète d'accélérogrammes issus de zones sismiques qui peuvent être utilisés pour générer les spectres de réponse.
Module complémentaire
À l'aide du module complémentaire Analyse pushover, vous pouvez analyser les actions sismiques sur un bâtiment spécifique et ainsi évaluer si le bâtiment peut résister à un séisme.
Module complémentaire
D'une part, le module complémentaire en deux parties Optimisation & estimation des coûts/émissions de CO2 identifie les paramètres appropriés pour les modèles paramétrés et les blocs grâce à la technologie de l'intelligence artificielle (IA) d'optimisation par essaims particulaires (PSO) afin de respecter les critères d'optimisation basiques. De plus, ce module complémentaire estime les coûts du modèle ou les émissions de CO2 en spécifiant les coûts unitaires ou les émissions par définition de matériau pour le modèle structurel.
Logiciel de base
Le logiciel de calcul de structures filaires 3D RSTAB pour le calcul statique et dynamique des charpentes en acier, en béton, en bois et en d'autres matériaux.
Module complémentaire
À l'aide du module complémentaire Analyse pushover, vous pouvez analyser les actions sismiques sur un bâtiment spécifique et ainsi évaluer si le bâtiment peut résister à un séisme.
Module complémentaire
Le module complémentaire comprend une bibliothèque complète d'accélérogrammes de zones sismiques qui peut être utilisée pour générer des spectres de réponse.
Module complémentaire
Le module complémentaire Analyse modale permet le calcul des valeurs propres, des fréquences propres et des périodes propres des modèles composés de barres, de surfaces et de solides.
Module complémentaire
Le module complémentaire Vérification du béton permet d'effectuer différentes vérifications des barres et des poteaux selon les normes internationales.
Module complémentaire
Le module complémentaire Vérification de l'acier permet d'effectuer les vérifications à l'état limite ultime et à l'état limite de service des barres en acier selon diverses normes.
Module complémentaire
Le module complémentaire Vérification du bois permet d'effectuer les vérifications à l'état limite ultime, à l'état limite de service et à la résistance au feu des barres en bois selon diverses normes.
Module complémentaire
Le module complémentaire Vérification de l'aluminium permet d'effectuer les vérifications à l'état limite ultime et à l'état limite de service des barres en aluminium selon diverses normes.
Module complémentaire
De plus, ce module complémentaire estime les coûts du modèle ou les émissions de CO2 en spécifiant les coûts unitaires ou les émissions par définition de matériau pour le modèle structurel.
Module complémentaire
Le module complémentaire Analyse contrainte-déformation permet d'effectuer des analyses de contraintes globales en calculant les contraintes existantes et en les comparant aux contraintes limites.
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