Modélisation et calcul d’un assemblage articulé par platine d'about

Article technique

RFEM offre plusieurs possibilités pour le calcul d’un assemblage articulé par platine d'about. Vous pouvez utiliser RF-JOINTS Steel – Pinned pour renseigner rapidement et facilement les paramètres de l'assemblage pour sortir une note de calcul avec représentations graphiques. Il est également possible de modéliser ce type d’assemblage dans RFEM et de l’évaluer ou de le calculer manuellement. Dans l’exemple suivant, les particularités de ce type de modélisation dans RFEM seront expliquées, puis les efforts internes des boulons seront comparés aux résultats de RF-JOINTS Steel – Pinned.

Structure

La structure est un demi-portique composé d’une poutre IPE-160 de 6 m de long et d’un poteau IPE-200 de 4 m de long. La poutre est connectée à l’aide d’une platine d'about de 5 mm d’épaisseur et est boulonnée le long de l’âme de poteau par 4 boulons M12.

La structure est chargée par son poids propre ainsi que par une charge répartie de 8 kN/m dans la direction Z positive (Figure 01).

Figure 01 – Structure et chargement

La platine d'about a des dimensions de l/h = 82/160 mm. La position des boulons par rapport aux bords de la platine sont e1/e2 = 44/20,5 mm (Figure 02).

Figure 02 – Platine d'about

Option 1 : Calcul de l'assemblage avec RF-JOINTS Steel - Pinned

Après avoir modélisé la structure dans RFEM, créé les cas de charge et chargé le modèle, ouvrez RF-JOINTS Steel – Pinned. Les données de la géométrie de la liaison peuvent être définies dans le module additionnel ce qui permet de réaliser rapidement le calcul de cet assemblage.

Dans cet exemple, la capacité portante du groupe de boulons au cisaillement est le point déterminant (ratio de 47 %, Figure 03). L’effort tranchant maximum existant Fn,Ed d’un boulon unique atteint 6,12 kN.

Figure 03 – Résumé des calculs dans RF-JOINTS Steel – Pinned

Option 2 : Modélisation dans RFEM

Une autre modélisation de l’assemblage dans RFEM est possible :

  • Copiez le modèle existant.
  • Définissez l’excentrement de barre sur la poutre (moitié de la hauteur de la poutre en direction Z, épaisseur de platine d'about + demi-épaisseur de l’âme du poteau dans la direction Y, uniquement à l'extrémité connectée de la poutre, voir la Figure 04) .
  • Faites un clic droit sur les barres → « Générer la surface à partir de la barre »
  • Supprimez l’appui nodal. Définissez les appuis linéiques articulés sur la bordure basse de la semelle de poutre et en fin de l’âme du poteau (voir la Figure 05).
  • Supprimez la charge de barre (8 kN/m) et convertissez-la en charge surfacique (97,6 kN/m² sur la semelle supérieure de la poutre) .

Figure 04 – Définition de l’excentrement de barre sur la poutre

Figure 05 – Appui linéique de la poutre et du poteau

Assemblage:

  • Modélisez la platine d'extrémité comme élément solide (voir la Figure 06)
  • Insérez les perçages avec l’outil de définition des ouvertures (voir cet article)
  • Copiez la platine d'about solide en fin de poutre. Veuillez noter que du fait de l’assemblage articulé, la platine d'extrémité ne doit pas avoir de contact avec la surface de l’âme de poteau. Le transfert des forces n’est réalisé que par les boulons (voir la Figure 07) .
  • Copiez les ouvertures de la platine d'extrémité (perçages) vers la surface de l’âme de poteau .
  • Pour contrôler si réellement aucun contact n’a lieu entre la platine d'about et la surface de l’âme de poteau, le calcul peut être démarré immédiatement. Un message au sujet d’une instabilité apparaît .
  • Les quatre boulons peuvent être modélisés comme un solide cylindrique, composé de surfaces circulaires et quadrangles .

Pour obtenir les efforts internes de barre pour les boulons, il est nécessaire de placer une poutre résultante à l'axe de chaque boulon (voir la Figure 08). Dans cet exemple, une barre en acier de section circulaire de 12 mm de diamètre est utilisée.

Après le calcul, les résultats indiquent un effort tranchant maximum dans les boulons de Vz = 6,69 kN (voir la Figure 09).

Figure 06 – Platine d'about comme solide

Figure 07 – Vue plongeante en direction de la direction Z

Figure 08 – Boulon en solide et poutre résultante

Figure 09 – Diagramme de résultat de l’effort tranchant du boulon

Figure 10 – Vue isométrique de l’assemblage

Résumé

Les résultats du logiciel de base RFEM et du module RF-JOINTS Steel – Pinned sont relativement proches et donc comparables. Dans cet exemple, il est clair que plusieurs possibilités pour la modélisation existent dans RFEM. Toutefois, en comparaison avec le calcul dans RF-JOINTS Steel, la modélisation manuelle requiert plus d’efforts.

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Programme de base

Logiciel de calcul de structures aux éléments finis (MEF) pour les structures 2D et 3D composées de plaques, voiles, coques, barres (poutres), solides et éléments d'assemblage

Prix de la première licence
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RF-JOINTS Steel - Pinned 5.xx

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Vérification d'assemblages articulés selon l'Eurocode 3

Prix de la première licence
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