Considération du connecteur Schöck Isokorb® dans le calcul aux éléments de RFEM

Article technique

La déperdition thermique due à des composants externes sans découplage thermique des composants internes est énorme. C’est pourquoi les composants structurels externes sont séparés thermiquement de l’enveloppe de bâtiment à l’aide d’un composant spécial intégré. La connexion d’une dalle de balcon avec un plancher en béton armé peut être réalisée par un connecteur Schöck Isokorb® ou HALFEN Rupteur de pont thermique HIT, par exemple. Le calcul de ce type de composants requiert la prise en compte de l’agrément technique. Cet article nous présente un exemple de calcul aux éléments finis avec un élément Schöck Isokorb®.

Modélisation de la structure

La rupture de pont thermique entre les côtés intérieur et extérieur est en général réalisé par l’utilisation d’une bande isolante en mousse dure de polystyrène. Dans le cas du Schöck Isokorb®, les efforts de traction sont absorbés par de l’acier inoxydable et les efforts de compression par du béton microfibre à haute performance avec un revêtement plastique PE-HD à travers la couche isolante. Le transfert des moments de torsion à travers la couche isolante n’est ainsi pas possible. En fonction du type d’Isokorb®, les moments et/ou efforts tranchants peuvent être transférés. Ce transfert limité d’efforts doit être considéré dans le calcul de structures.

Les informations technique selon EC 2 [1] pour l’Isokorb® comprennent un guide de calcul aux éléments finis qui explique également la modélisation. La société Schöck recommande l’approche suivante pour le calcul du Schöck Isokorb® aux EF :

  • Séparez le composant externe de la structure porteuse du bâtiment
  • Déterminez les efforts internes du composant d’appui externe pour considérer les valeurs de rigidité de ressort (recommandation pour Schöck Isokorb®). Valeurs approximatives recommandées pour Schöck Isokorb® :
    10 000 kNm/rad/m pour un ressort de rotation
    250 000 kN/m2 pour un ressort vertical
  • Sélectionnez le type de Schöck Isokorb® comprenant les valeurs de calcul déterminées pour l’effort tranchant VEd et le moment mde.
  • Appliquez l’effort tranchant calculé VEd et les moments mde comme charges d’extrémité externes pour la structure porteuse (dalle de plafond, par exemple).

Figure 01 – Système structural de Schöck Isokorb® de type K issu de [1]

Lorsque vous séparez le composant externe de la structure porteuse d’un bâtiment, les charges du composant externe doivent être appliquées manuellement comme charges externes appliquées aux bords de la structure porteuse. Comme affiché dans la Figure 02, une dalle de balcon a été modélisée séparément de la dalle de sol, ses réactions d’appuis ont été définies comme une charge appliquée aux bords de la dalle de sol.

Figure 02 – Calcul séparé par le composant externe et structure porteuse

Modélisation dans RFEM à l’aide d’articulations linéiques

Pour éviter l’effort additionnel que représente l’application des charges aux bordures du composant externe, il est possible de modéliser le composant externe avec la structure porteuse dans RFEM. Ainsi, la transmission limite d’efforts due à l’Isokorb® est considérée correctement dans le calcul aux éléments finis, toutefois, l’articulation linéique doit être disposée entre les composants externe et interne. La définition des propriétés de l’articulation permet de considérer l’effet particulier dans le flux d’efforts. L’articulation linéique est disposée du côté extérieur (côté balcon) dans ce cas. Veuillez noter qu’il n’est pas possible de définir de non-linéarités pour les propriétés d’articulation lorsque vous utilisez l’articulation linéique. Toutefois, l’articulation linéique suffit pour l’application de l’Isokorb®, par exemple, dans le cas d’une dalle de balcon en porte-à-faux où le moment et l’effort tranchant n’agissent qu’en une direction.

Figure 03 – Définition d’une articulation linéique avec les propriétés Isokorb®

Modélisation dans RFEM à l’aide de libérations linéiques

En fonction du type d’Isokorb® sélectionné, les efforts transférables diffèrent. Ainsi, il se peut que les moments et efforts tranchant ne puissent être transmis que dans une direction unique. Lorsque vous définissez la transmission d’efforts non-linéaires (si, par exemple, la transmission est en échec dans une direction) sur une attache linéique entre les composants externe et interne, vous pouvez utiliser une libération linéique dans RFEM. Il est nécessaire de commencer par définir le type de libération linéique avec les propriétés correspondantes de l’Isokorb® sélectionné. Pour désactiver l’effet de ressort dans une direction, sélectionnez l’option « Activité partielle… » sous « Non-linéarité » puis, dans les détails correspondants, sélectionnez l’option « Inefficacité de ressort » dans la direction respective. La Figure 04 affiche les propriétés de l’Isokorb® de type K avec l’option de transférer une direction d’effort (en traction) et une direction en translation.

Figure 04 – Type de libération linéique avec des propriétés non-linéaires

Le type libération linéique affiché dans la Figure 04 est définie comme une libération linéique dans la ligne d’assemblage entre les composants externe et interne.

Figure 05 – Définition de la libération linéique avec des propriétés non-linéaires Isokorb®

Évaluation de résultats

Le calcul de l’Isokorb® requiert la transmission des efforts internes de calcul. Lorsque les composants sont modélisés séparément, comme affiché dans la Figure 01, les réactions d’appui du composant externe peuvent être exploitées. Lorsqu’une articulation linéique ou une libération linéique est utilisée pour la modélisation, il est est possible d’afficher les efforts à transmettre en utilisant « Affichage de résultats sur les sections ». Ainsi, vous pouvez générer une section sur l’attache linéique (Isokorb®) et sélectionner le numéro de surface du composant externe pour la sortie de résultats. La Figure 06 affiche une comparaison des moments fléchissants de plaque mx résultants des méthodes de modélisation décrites précédemment. Vous reconnaissez une bonne synergie entre les résultats des différentes approches de modélisation.

Figure 06 – Comparaison entre les moments fléchissant mx pour les approches de modélisation individuelles

Littérature

[1]  Technical Information - Schöck Isokorb® with 80 mm insulation. (2017). Bicester: Schöck Ltd. Download.
[2]  Manuel RFEM 5. (2013). Tiefenbach: Dlubal Software. Télécharger.

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