Analyse de la torsion par ourdissage selon le Guide de calcul AISC 9

Trucs & Astuces

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Le calcul d'une poutre chargée en torsion selon le guide de calcul AISC 9 sera affiché à partir d'un exemple de vérification. La vérification sera réalisée à l'aide du module additionnel RF-STEEL AISC et de l'extension RF-STEEL Warping Torsion à 7 degrés de liberté.

L'exemple de calcul suivant correspond à H.6 dans les exemples de calcul AISC V15.0 [1] .

Données du modèle

Dans cet exemple, la poutre W10x49 en ASTM A992 avec une portée de 15 pi est chargée par des charges uniques excentriques au centre. Les charges agissent avec un excentrement de 6 in. L'excentrement de la charge est couvert par un moment de torsion.

Cas de charge 1 mort (poids propre)

Figure 01 - Cas de charge 1

Cas de charge 2 en direct (charges variables)

Figure 02 - Cas de charge 2

Une combinaison de charge est créée pour LRFD et ASD.

Combinaison de charge 1: 1,20 CC1 + 1,60 CC2

Figure 03 - Combinaison de charge 1 selon LRFD

Combinaison de charge 2: 1,0 CC1 + 1,0 CC2

Figure 04 - Combinaison de charge 2 selon ASD

La vérification avec RF-STEEL Warping Torsion étant destinée à des ensembles de barres, il est nécessaire de créer un ensemble de barres.

Version dans RF-STEEL AISC avec RF-STEEL Warping Torsion

Dans le cas de calcul 1, la vérification doit être réalisée selon le LRFD 2016. La combinaison de charges 1 est sélectionnée pour la vérification et l'ensemble de barres est sélectionné. Sous «Détails» → «Warping Torsion», l'analyse de la torsion est activée. Différentes options pour l'entrée de charge et la méthode d'analyse sont disponibles.

Le calcul doit être effectué manuellement linéairement pour la comparaison selon l'analyse statique linéaire et l'application de la charge doit être effectuée sur la semelle supérieure. Les tableaux suivants peuvent être confirmés jusqu'au tableau d'entrée «1.8 Appuis nodaux». Les appuis nodaux doivent être définis ici. Ensemble, ils forment les conditions aux limites pour déterminer le facteur de charge critique. Les appuis nodaux peuvent être vérifiés graphiquement dans la vue partielle. Deux contraintes latérales et de torsion sont prévues pour la poutre à considérer dans la vérification.

Figure 05 - Entrée des appuis nodaux

Le calcul peut être effectué ultérieurement.

Évaluation des résultats et comparaison

Après le calcul, le facteur de charge critique ainsi que les contraintes uniques sont affichés. La forme de mode déterminée peut être ouverte dans une fenêtre séparée et avec l'affichage graphique, il est possible de contrôler les conditions aux limites.

Figure 06 - Mode Graphique de forme en mode Vue partielle

Si le flambement par torsion latérale est déterminant, la limite d'élasticité F n est automatiquement réduite. Dans l'exemple de calcul, le flambement par la torsion latérale ne sera pas déterminant et la limite d'élasticité A992 avec Fy 50 ksi sera appliquée.

Une comparaison avec l'exemple de vérification montre que les mêmes points de calcul de RF-STEEL AISC Warping Torsion sont reconnus comme déterminants et apparaissent dans le tableau.

Pour la vérification selon LRFD, une contrainte normale de 28,531 ksi est calculée pour le point de contrainte 1, spécifiée avec 28,0 ksi dans le calcul manuel de l'exemple de vérification.

Figure 07 - Contraintes normales au point de giration selon LRFD

La contrainte de cisaillement à l'appui entraîne une contrainte de cisaillement totale de 11,282 ksi par rapport au calcul manuel de 11,4 ksi.

Figure 08 - Contraintes de cisaillement au point de giration selon LRFD

Le calcul peut être réalisé selon ASD comme dans les étapes précédentes. La contrainte normale maximale pour la vérification selon ASD est déterminée avec 27.293 ksi au point de contrainte 1 pour la portée intermédiaire. Le calcul manuel correspond bien à 26,9 ksi. La contrainte de cisaillement maximale sur la bande au niveau de l'appui est déterminée dans la RF-STEEL Warping Torsion avec 7,522 ksi, alors que le calcul manuel montre 7,56 ksi.

Conclusion

Le calcul est possible pour cet exemple de vérification. Le calcul selon l'analyse en torsion avec sept degrés de liberté permet une vérification économique des composants structuraux avec un risque de torsion selon le Guide de calcul 9 [2] de l'AISC.

Mots-Clés

AISC Gauchissemen

Littérature

[1]   AISC: Design Examples - Companion to the AISC Steel Construction Manual - Version 15.0. Chicago: AISC, 2017
[2]   Seaburg, P. A.; Carter, C. J.: Design Guide 9: Torsional Analysis of Structural Steel Members. Chicago: AISC, 1997
[3]   ANSI/AISC 360-16, Specification for Structural Steel Buildings

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