Modélisation de platine de pied en considérant la flexion et la distribution réaliste des forces des chevilles

Article technique

Des goujons d'ancrage de très bon rendement sont régulièrement utilisées pour la conception de platines de pied. Cet article décrit différents modèles et explique comment les évaluer.

Options de modélisation

La position et la rigidité de la platine de pied sont déterminantes pour la distribution des forces d'ancrage. La modélisation des appuis de cheville est également importante pour une distribution réaliste des forces.

Dans le modèle A, la platine de pied a été créée comme une surface « rigide », la possibilité de flexion de la plaque n’est donc pas considérée. Dans le modèle B, la platine de pied a été créée avec une épaisseur et matériau de rigidités réalistes. Les ouvertures pour les chevilles sont comblées par des surfaces rigides avec des appuis nodaux linéaires à leur centre.

Le modèle B est bien plus précis. Tout de même, les appuis nodaux linéaires qui absorbent la compression, ainsi que le remplissage des ouvertures de cheville avec des surfaces rigides mènent encore à une déformation de plaque trop faible.

Le modèle C est dérivé du modèle B sans les surfaces rigides, de même les bordures d’ouvertures de chevilles ont des appuis non linéaires. La non linéarité est définie de sorte que les appuis ne soient pas efficaces lorsque soumis à la compression, au contraire la tension doit même être absorbée. L’appui de la platine de pied est également modélisé comme non linéaire. Dans ce cas, la compression doit être transférée au sol lorsque fixation échoue pendant que les forces de levage agissent.

Figure 01 - Modèles A, B et C

Évaluation du résultat de modélisation

Modèle A : La rigidité « infinie » provoque la sous-estimation de la déformation. La fixation de la platine ne peut pas être affectée s’il n’y a pas de déformations dedans. De même, la platine de pied rigide fait qu’une distribution réaliste des forces d'ancrage n’est pas possible.

Modèle B : Ce modèle est bien plus précis, cependant les appuis nodaux linéaires absorbent la compression, les ouvertures provoquées par les goujons comblées avec des surfaces rigides mènent toujours à une déformation faussée, bien trop faible.

Modèle C : La combinaison entre une rigidité réaliste, la surface de fondation élastique non linéaire et l’appui linéique non linéaire permet la flexion de plaque, y compris dans les zones en tension, ainsi que les réactions d'appui près de la bordure de platine. Il y a donc des forces d'ancrage bien plus importantes que dans les Modèle A et B.

Figure 02 - Déformation de la platine de pied et affichage des réactions d’appui

Détermination et évaluation des forces des chevilles

L’évaluation des réactions d’appui passe par l’utilisation des diagrammes de résultat des appuis linéiques. L’évaluation peut ensuite être lissée linéaire ou constante pour vite outrepasser les forces d'ancrage. Les valeurs numériques des forces d’ancrage démontrent clairement l’importance d’une modélisation réaliste.

Dans le modèle A, les forces d’ancrage sont considérablement sous-estimées. C’est le pire des cas et il ne doit pas être appliqué. Dans le modèle B, les appuis décrits provoquent des réactions d’appui trop importantes. Cette solution n’est pas assez ambitieuse et en général pas très efficace. Le modèle C propose une distribution réaliste des réactions d’appui, affectées par la flexion de platine et la surface élastique de fondation. Ce modèle fournit des résultats optimisés et efficaces pour la sélection des goujons. De plus, la compression de surface définie de la platine de pied peut être utilisée pour évaluer la résistance nécessaire du béton.

Figure 03 - Détermination et comparaison des forces exercées par les chevilles

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