Conception de poutres-cloisons dans RFEM

Article technique

Le calcul des composants de structure en béton armé requiert souvent la conception de poutres-cloisons. Celles-ci sont notamment utilisées comme linteaux de porte et fenêtre, comme retombées de poutres et poutres inversées, comme assemblages pour dalles à différents niveaux et pour les systèmes de charpente.

Contexte

Le calcul des efforts internes est réalisé en considérant le comportement élastique du matériau. Une surface de paroi transfère sa flexion par distribution non linéaire de l’effort normal. La distribution peut varier selon le ratio de la hauteur (h) à la longueur (l).

Figure 01 - Efforts internes nx

Plus le ratio h/l est faible, plus la distribution se rapproche d’une ligne droite. Si vous analysez la surface avec ces efforts internes, le résultat sera une distribution de l’armature longitudinale nécessaire en forme de cale.

Figure 02 - Armatures longitudinales requises

Tout de même, cette disposition d’armature n’est pas correcte car la vérification du béton est réalisée sur un état fissuré. Il est possible que la partie basse de l’armature soit déformée alors que les couches supérieures n'ont pas été impactées.

RFEM propose en général deux options d'évaluation :
1. Évaluation à partir des sections
2. Évaluation avec une barre résultante

Évaluation à partir des sections

Cette option doit toujours être appliquée si le ratio h/l > 0,5. Suite au calcul des armatures requises dans le module RF-CONCRETE Surfaces, une section verticale est appliquée aux positions déterminantes.

Lors de l’évaluation de l’armature de cisaillement, la valeur maximale de l’armature verticale est employée (par exemple, 2-z et 2+z) et reste intacte jusqu’à ce que la bordure supérieure de poutre soit créée pour les deux côtés.

Lorsque vous évaluez une armature en flexion, activez l’option d’interprétation de résultats dans les paramètres détaillées de la boite de dialogue de section. Il est alors nécessaire de réaliser la somme des armatures horizontales (par exemple 1-z et 1+z). L’armature longitudinale totale déterminée est définie comme concentrée sur la bordure inférieure de la section.

Figure 03 - Détermination des armatures longitudinales requises

Selon [1], il est nécessaire de faire correspondre les points suivants lors de la vérification élastique de dalle :

  • Disposition de l’armature de sol concentrée dans la bordure inférieure
  • Disposition de l’armature de sol sur la longueur totale et ancrée aux appuis
  • S’il s’agit de poutres à travées multiples, disposez des barres d’armatures droites avec les longueurs de recouvrement correspondantes
  • S’il s’agit de poutres à travées multiples, disposez la moitié des appuis d’armature sur la longueur de portée. Le reste est disposé des deux côtés sur une distance L/3 sur la bordure porteuse, sans longueur d’ancrage supplémentaire.
  • Les charges appliqués au bas, y compris le poids propre, apparaissent un demi-cercle imaginaire avec un rayon de 0,5 L

Évaluation avec barre résultante

Cette option ne doit être appliquée que si le ratio h/l ≤ 0,5, dans le cas contraire, le bras de levier est supposé favorable. L’évaluation et la vérification de résultat passe par la création d’une barre résultante horizontale au centre de gravité. Une section rectangulaire est précisée avec les dimensions d’une poutre-cloison. Sélectionnez la surface correspondante dans les paramètres détaillés de la barre résultante. Le module additionnel RF-CONCRETE Members peut maintenant réaliser la vérification de la barre sur la poutre résultante avec les effort internes intégrés de la poutre profonde.

Figure 04 -Résultats sur les barres résultantes

Interprétation et résumé

Selon la géométrie et le chargement, les deux résultats peuvent être très différents. La raison principale est la considération de leviers différente pour la vérification. Dans le cas d’une vérification de surface, un bras de levier inférieur résulte en une distribution des déformations et requiert donc une armature plus importante.

Lorsque vous utilisez la barre résultante, ne sont nécessaires ni la création de plusieurs sections, ni la détermination manuelle d’armatures en flexion. De plus, la disposition d’armatures est correcte.

Littérature

[1] Rombach, G. (2010). Anwendung der Finite-Elemente-Methode im Betonbau. Berlin: Wilhelm Ernst & Sohn.

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