Options de modélisation pour les sections mixtes

Article technique

RFEM propose différentes méthodes pour la modélisation de sections mixtes. Dans l’exemple suivant, trois options pour la modélisation d’une section en acier laminée HEA 300 et d’une section rectangulaire en béton b/h = 100/30 cm sont expliquées.

Structure
La poutre mixte est supportée par une poutre sur deux appuis, sur une longueur de 15 m. La liaison est réalisée à travers des goujons (connecteurs) ancrés tous les 1,25 m. Le poids propre est considéré comme une charge (Figure 01).

Figure 01 - Structure

Option 1: Effet collaborant via connecteurs rigides par excentrement de barre

Les éléments des deux sections sont modélisés avec des éléments de barre (de type poutre) mesurant (2 ⋅) 12 ⋅ 1.25 m. Les deux sections sont de base situées sur la même ligne, la fonction « Autoriser les doubles barres » du menu « Modifier » doit être alors être activée afin de pouvoir les considérer séparément et de les garder supportées par le même nœud de fin. L’excentrement de barre correspondant doit être assigné aux éléments de barre (2 ⋅) 12 de sorte que la bordure supérieure de la section en acier soit égale à la bordure inférieure de la section en béton (Figure 02).

Figure 02 - Option 1: Utiliser des nœuds communs par excentrement de barre

Ainsi, les douze éléments mixtes individuels sont connectés entre eux à leur début et fin de barre respectifs.

Option 2: Effet collaborant via connecteurs rigides

Ici les éléments sont modélisés comme dans Option 1 à une différence près : aucun excentrement n’est assigné aux sections mais les deux sections de barre sont sur deux lignes distinctes. Afin de créer 12 des 24 éléments de barre totaux, les sections individuelles sont connectées entre elles par des barres rigides. La barre rigide est divisée à ses deux appuis en deux barres afin que les appuis nodaux soient situés dans le joint composite comme dans Option 1. Le support du système est réalisé par les connecteurs rigides avec couplage (Figure 03).

Figure 03 - Option 2: Utilisation de connecteurs rigides

Tout comme l’excentrement, les connecteurs rigides relient les deux sections complètes. Cette option offre la possibilité de modifier les rigidités des barres rigides de manière similaire aux connecteurs à goujons situés en fin de barre, ou encore de les remplacer par d’autres types de barre. De plus, il est possible de voir les efforts internes des couplages (connecteurs rigides). Ainsi, il est nécessaire d’activer l’option « Résultats pour les couplages » dans le navigateur Afficher sous « Résultats » -> « Déformation » -> « Barres » (Figure 04).

Figure 04 - Activer les « Résultats sur les couplages

Option 3 : Effet collaborant via le type de barre « Nervure »

Cette option se base sur une modélisation complètement différente. La section en béton est modélisée comme une surface, la section en acier comme une nervure. L’excentrement de la nervure peut être défini dans la boîte de dialogue « Modifier la nervure » sur la face +z de la surface. Afin d’obtenir la même situation de support que dans Option 1 et Option 2, la surface (et automatiquement la nervure) peut être connectée des deux côtés au support avec la barre rigide, à partir de son axe central jusqu’au côté +z. De plus, afin d’obtenir les efforts internes pour la section complète, l’option « Sur les barres en plus des composants de surface » doit être activée dans le navigateur Afficher -> « Résultats » -> « Barres » -> « Nervure – Contribution efficace sur la surface/barre »). Pour plus d’information sur le type de barre « nervure », consulter la FAQ.

Résumé

Alors que les deux premières options sont une sorte de modèle charpente et disposent donc de moments de torsion favorables grâce aux couplages, la troisième option donne une section composite idéale. Les efforts internes intégrés sur la surface en béton provoquent des efforts internes de taille différente que dans le cas des deux premières options et doivent donc être évalués différemment (Figures 05 et 06).

Figure 05 - Option 1 et Option 2: Afficher les moments de flexion M

Figure 06 - Option 3: Afficher les moments de flexion My

Tout de même, une comparaison de la flèche révèle que les trois options sont viables pour la modélisation (Figure 07).

Figure 07 - Flèches pour chaque option

De plus, les résultats de l’effort tranchant entre la section de béton et celle en acier sont comparables. L’effort tranchant longitudinal VL est affiché lorsque nous action l’effort interne VL sous « Diagramme de résultats » (clic droit sur la nervure) (Figure 08).

Figure 08 - Afficher l'effort tranchant longitudinal VL

C’est comparable à l’effort tranchant des barres rigides de l’Option 2 (Figure 09).

Figure 09 - Effort tranchant de la première barre rigide au support

Efforts internes et flèches comparées  
Option 1 
 
Option 2 
 
Option 3 
My [kNm] 32.64    32.64    240.50   
u [mm] 20.10    20.10    20.40   
VL [kN] 132.30    132.30    128.30   

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