Cet article décrit les entrées nécessaires pour une telle opération. Les effets de cette exportation sur d'autres vérifications (l'analyse de stabilité de poteaux en béton armé, par exemple) y sont également abordés.
Structure calculée
Cet exemple s'appuie sur une structure avec des poteaux en béton armé modélisée sur la Figure 01. Es handelt sich hierbei um ein System aus vier Kragstützen, welche an ihren Fußpunkten um die X- und Y-Achse eingespannt gelagert sind. Ces quatre poutres sont connectées les unes aux autres à l'aide de poutres articulées (poutres avec articulations de barre). La structure est supportée par un appui en forme de point dans la direction Y globale au niveau des points de couplage, car seul le flambement dans la direction globale X est analysé dans cet exemple. Die einzelnen Querschnitte können der zum Download zur Verfügung stehenden Datei entnommen werden.
Combinaisons des charges et chargement
Quatre cas de charge sont considérés :
- Lastfall 1 = Eigengewicht
- Cas de charge 2 = vent en + X
- Cas de charge 3 = neige
- Cas de charge 4 = imperfection dans + X
In RFEM können für die Bemessungssituationen Grenzzustand der Tragfähigkeit, der Gebrauchstauglichkeit sowie der Lagesicherheit automatisch Lastkombinationen nach EN 1990 angelegt werden. Für dieses Beispiel werden Lastkombinationen notwendig, da eine Berechnung nach Theorie II. Ordnung mit Berücksichtigung der effektiven Steifigkeiten im Zustand II der Stahlbetonstützen durchgeführt werden soll. Les effets de l'analyse du second ordre et de l'imperfection sont désactivés pour la vérification à l'ELS des combinaisons de charges.
Le fichier du modèle disponible au bas de cet article indique la charge appliquée à chaque cas de charge.
Calcul des poteaux en béton armé
In einem ersten Schritt werden zunächst die Schnittgrößen der einzelnen Lastkombinationen errechnet (linear-elastische Schnittgrößenermittlung). Ils sont ensuite appliqués pour le calcul dans RF-CONCRETE Members. Un cas de calcul est créé dans le module additionnel RF-CONCRETE Members afin de calculer les poteaux en béton armé. L'option « Calcul non-linéaire (état II) » a ici été sélectionnée pour la vérification à l'ELU.
In den Einstellungen für die nichtlineare Berechnung wird die Option "Allgemeines Bemessungsverfahren bei Stäben mit Druck nach Theorie II. Ordnung (EN 1992-1-1, 5.8.6)" gewählt.
Une fois les paramètres mentionnés sélectionnés, RF-CONCRETE Members calculent d'abord l'armature statique requise à partir de la vérification de section avec les efforts internes des CC (calcul linéaire-élastique). Une proposition d'armature est générée à partir de l'armature requise et des paramètres définis par l'utilisateur pour une armature de base ou minimale. Cette proposition est ensuite utilisée pour le calcul non-linéaire.
Dans cet exemple, les poteaux sont renforcés de chaque côté de la section par une armature de 4 Ø 20.
La proposition d'armature obtenue est utilisée pour le calcul non-linéaire. RF-CONCRETE Members calcule alors le gamma de sécurité actuel de l'état II et fournit également un rapport efficace 1/gamma pour les barres.
Veuillez noter que les résultats de ce calcul non-linéaire ont été déterminés à partir de l'armature existante. Aus der dargestellten Ausnutzung und der vorhandenen Längsbewehrung lässt sich allerdings kein Rückschluss auf eine größere Ausnutzung bei gleichzeitiger Reduktion der Anzahl der Längseisen schließen. Si le nombre, la position ou la section de l'armature longitudinale est modifié, il est alors essentiel d'effectuer un nouveau calcul non-linéaire.
Vérification des radiers
Les radiers sont maintenant calculés pour les poutres en porte-à-faux rigides. Cette opération est réalisée dans le module additionnel RF-FOUNDATION Pro. Les radiers présnetent les dimensions suivantes :
- Longueur = 1,75 m
- Largeur = 1,75 m
- Hauteur = 0,50 m
La résistance à la rupture de sol est déterminée selon l'Annexe D de DIN EN 1997-1. Für die Ermittlung des Grundbruchwiderstands wird von einem Kies-Sand-Feinkorngemisch ausgegangen, welches in RF-FUND Pro standardmäßig in den Parametern für das Bodenprofil voreingestellt ist.
Die Ermittlung des Grundbruchwiderstands in RF-FUND Pro wird in diesem Fachbeitrag erläutert:
Um in RF-FUND Pro die Federsteifigkeiten für die Fundamentplatten ermitteln zu können, ist zunächst in den [Details] die Setzungsberechnung zu aktivieren. Vous pouvez y sélectionner l'option de calcul pour une fondation élastique ou un radier rigide. Sélectionnez le calcul pour radier rigide afin de déterminer les rigidités de ressort et les exporter vers le modèle RFEM.
Durch das Aktivieren der Setzungsberechnung steht im Eingabedialog "1.4 Belastungen" das Register "Setzung" zur Verfügung. Neben den generierten LKs für die Grenzzustände STR, GEO und EQU ist im Dialog "1.4 Belastung" im Register "Setzung" die Last zu definieren, für welche die Setzungen ermittelt werden sollen. Les CO proviennent dans ce cas de la situation de calcul caractéristique. Le programme a également besoin d'une force horizontale ou d'un moment d'appui pour déterminer la rotation de fondation ou la rigidité du ressort en rotation. Cette valeur considérée lors de la sélection des CO pertinents pour le calcul.
Im Ergebnisdialog "2.2 Maßgebende Nachweiskriterien" findet man nach der Berechnung neben allen anderen Nachweisen (Lagesicherheit, Grundbruch, Fundamentverdrehung, Biegebemessung der Fundamentplatte et cetera) auch die Ergebnisse der Setzungsberechnung. Il est maintenant possible de voir les rigidités de ressort de chaque nœud et chaque combinaison de charges calculée en direction z ainsi que les raideurs de ressort C φ, x et C φ, y dans les tableaux détaillés.
La Figure 10 montre que la raideur de ressort C φ, x n'a pas pu être déterminée, Dies liegt daran, dass in dem hier betrachten Beispiel keine Verdrehung um die X-Achse berechnet wird (2D-Rahmensystem, nur Momente um Y-Achse).
Die nun zur Verfügung stehenden Federkonstanten aus der Setzungsberechnung können über das Datei-Menü in RF-FUND Pro exportiert werden.
Nach dem Export der Federsteifigkeiten stehen in RFEM neue Knotenlager zu Verfügung, welche diese Federsteifigkeiten beinhalten. Durch den Ansatz der neuen Knotenlager werden die Ergebnisse aus RFEM und den Zusatzmodulen RF-BETON Stäbe sowie RF-FUND Pro gelöscht.
Nouveau calcul du béton armé avec les raideurs de ressort de RF-FOUNDATION Pro
Le calcul des résultats dans RF-CONCRETE Members doit être à nouveau effectué puisque les résultats ont été supprimés suite à l'exportation des raideurs de ressort. Die Eingaben im Zusatzmodul (Bewehrungsvorgabe et cetera) bleiben zunächst unverändert – wie zuvor geschildert – bestehen.
Eine erneute nichtlineare Berechnung der Stützen ergibt mit der zuvor eingestellten vorhandenen Bewehrung (4 Ø 20 je Seite) eine <nobr>Ausnutzung > 1,00</nobr>. Der Unterschied in der geänderten Ausnutzung der Stahlbetonstützen ergibt sich aus der exportierten Federsteifigkeit aus RF-FUND Pro in das RFEM-Modell und dem Umlagerungseffekt aus der nichtlinearen Berechnung.
In einem weiteren Schritt kann in RF-BETON Stäbe nun ein neuer Bewehrungssatz für die Stäbe, welche eine <nobr>Ausnutzung > 1,00</nobr> aufweisen, angelegt werden und in diesem Bewehrungssatz zum Beispiel die Anzahl oder der Durchmesser der Längsbewehrung hochgesetzt werden.
Alternativ kann aber auch die Anzahl der Längseisen pauschal für alle Stützen um <nobr>n = 1</nobr> erhöht werden. Damit ergäbe sich für das vorliegende Beispiel folgende Ausnutzung.
Exportation des rigidités des poteaux à l'état II
Weiterführend ist es in RFEM auch möglich, die Steifigkeiten im Zustand II aus der Bemessung der Stützen in RF-BETON Stäbe in das RFEM-Modell zu exportieren. Somit lassen sich die Steifigkeiten aus dem Zustand II der Stahlbetonbemessung und die Federsteifigkeiten aus der Fundamentbemessung auch für eine weitere Schnittgrößenermittlung und Bemessung verwenden.
L'exportation des rigidités à l'état II n'est pas décrire dans cet exemple. Weitere Hinweise hierzu findet man hier in der Knowledge-Base:
Conclusion
Cet exemple montre qu'exporter des raideurs de ressort obtenues à partir d'un calcul de tassement dans RF-FOUNDATION Pro peut avoir une influence notable sur les vérifications effectuées par la suite. Somit sollte der Ansatz von realitätsnahen Steifigkeiten bei den Knotenlagern im Vergleich zu einer starren Lagerung bei der Tragwerksplanung in Betracht gezogen werden.
RFEM permet à l'ingénieur structures de vérifier facilement cette influence et de l'analyser dans un modèle.
Remarque : cet article a été écrit pour une analyse effectuée dans RFEM 5. L'option d'exportation des raideurs de ressort depuis FOUNDATION Pro est également disponible dans RSTAB 8. L'approche décrite ici est également applicable dans RFEM 8.