Combinaisons de charge
Le chapitre 3.2(2)P de [1] définit un choc comme une situation de projet accidentelle. L'équation 6.11b s'applique donc à la combinaison d'actions. Le choix entre la valeur fréquente Ψ1,1 ⋅ Qk 1 ou la valeur quasi-permanente Ψ2,1 ⋅ Qk 1 dépend de la situation de projet accidentelle déterminante. [2] NDP A.1.3.2 stipule par exemple que la valeur quasi-permanente Ψ2,1 ⋅ Qk,1 peut être appliquée en cas de choc causé par un véhicule. Les charges de neige et de vent s'exerçant sur des bâtiments situés dans un état-membre de la CEN à une hauteur inférieure à 1 000 m au-dessus du niveau de la mer ne doivent pas être considérées en cas de choc causé par un véhicule car leurs valeurs de combinaison Ψ2,1 sont généralement définies comme égales à 0,0.
Définir une action accidentelle
Le type et l’intensité du choc doivent maintenant être définis. L'Eurocode 1 [3], partie 1-1, chapitre 1.1(6) fait référence à la Partie 1-7 [4], qui décrit les actions accidentelles. Deux méthodes sont recommandées au Chapitre 4.2(1) :
- Détermination des chocs à l'aide d'une analyse dynamique
- Définition des chocs comme force statique équivalente
L'Annexe C contient de plus amples informations sur le calcul dynamique des charges dues à un choc. La présente annexe fait la distinction entre un « choc dur », dans lequel l'énergie est principalement dissipée par le corps impactant, et un « choc mou », dans lequel la structure est conçue pour se déformer en absorbant l'énergie de choc. Selon l'Annexe C.2.1(1), le calcul avec une force statique équivalente pour un « choc dur » est autorisé. Dans le cas d'une voiture entrant en collision avec un carport, le choc est présumé dur et cet article se réfère à la détermination d'une force statique équivalente.
Dans le Tableau 4.1 de [4], une force statique équivalente Fdx de 50 kN dans la direction de circulation est proposée pour l’impact d’une voiture circulant dans un garage parking. La force Fdy de 25 kN est perpendiculaire à la direction de la circulation courante. En raison de l'importance de la charge, il ne sera probablement que très rarement possible de réaliser une vérification économique des sections des poteaux d'un abri de voiture. À noter que les collisions avec des structures légères sont exclues du Chapitre 4.1(1). Le Tableau 4.1 n'est donc pas valide et il faut se référer à l'Annexe nationale. L'installation d'une protection contre les chocs qui absorbe le choc devant le poteau, afin d'effectuer une vérification économique des poteaux n'est probablement pas une option. L'Annexe nationale allemande [5] décrit une force statique équivalente de 10 kN dans les deux directions pour les voitures ≤ 30 kN dans le Tableau NA.2-4.1, pour les garages individuels et doubles ainsi que pour les carports.
Si l'Annexe nationale d'un pays ne fournit pas d'informations supplémentaires, il est conseillé de consulter l'Annexe B de [3]. L'équation B.1 décrit la force horizontale équivalente pour les protections contre les chutes. Il en résulte :
Selon l'annexe B(3) de [3], les hypothèses suivantes sont retenues :
m = 1 500 kg
δc + δb = 100 mm
v = 1,39 m/s
La vitesse d'impact v obtenue avec B(3) est supposée égale à 5 km/h selon le Tableau C.1 de [4] pour les garages parkings, ce qui correspond à 1,39 m/s. Il en résulte la charge équivalente suivante :
Position de l'action accidentelle
Selon la clause 4.3.1(3) de [4], dans le cas des chocs dus à des voitures, la charge peut être appliquée à une hauteur de 50 cm au-dessus du bord supérieur de la chaussée. Dans l'Annexe B de [3], une valeur de 37,5 cm est indiquée pour les véhicules dont la masse totale autorisée en charge ne dépasse pas 2 500 kg. L'ingénieur doit décider à quelle hauteur la charge équivalente doit être appliquée car la hauteur des pare-chocs des véhicules n'est pas standardisée dans la plupart des pays. L'Annexe nationale allemande [5] recommande une hauteur de 50 cm pour les voitures.
Rupture complète de composants structuraux comme option
Il est également possible d'analyser les effets d'une rupture complète du composant affecté sur l'ensemble de la structure (Figure 02). Une telle analyse peut s'avérer utile selon la manière dont l’élément est fixé.
Calcul d'un poteau de carport pour le cas de charge « Choc » dans RFEM/RSTAB
L'impact d'une voiture particulière sur le poteau central sera simulé pour le carport présenté dans la Figure 01. Le calcul est ici effectué selon l'Annexe nationale allemande.
Un nouveau cas de charge doit tout d'abord être créé, pour lequel la charge statique équivalente doit être définie. Si la combinaison de charges automatique est utilisée, la classe d'action « Accidentelle » doit être assignée à ce cas de charge.
Une nouvelle expression de combinaison est ensuite créée avec la situation de projet accidentelle selon l'équation 6.11e de [2].
Dans cet exemple, la distance de la charge équivalente au début de la barre de 37,5 cm est sélectionnée, car la fixation (dans ce cas, la hauteur du pied du poteau) n'est pas prise en compte dans le calcul de structure.
La structure bois est calculée à l'aide du module additionnel RF-/TIMBER Pro. Les fichiers du modèle correspondant pour RFEM et RSTAB sont disponibles dans la section « Téléchargements » au bas de cet article. Dans le cas 2 de TIMBER Pro, la vérification de la situation de projet accidentelle est effectuée en sélectionnant la combinaison de charges correspondante. Seuls le poids propre et le choc lui-même doivent être considérés car les charges de neige et ne vent n'ont pas à être combinées avec le choc dans ce cas. Si les combinaisons de charges sont créées manuellement, assurez-vous que la « Situation de projet accidentelle » est assignée aux combinaisons de charges correspondantes (Figure 06) ainsi que la classe de durée de charge correspondante « Instantanée » (Figure 07).
De cette manière, la situation de projet accidentelle à l'ELU est considérée avec un coefficient de sécurité partiel de 1,0, comme cela est requis dans [6]. La résistance est en outre multipliée par un facteur de modification kmod de 1,1 (classe de service 2) en raison de la durée de charge instantanée. Le poteau présente ici une charge de 0,47 ≤ 1,00 et le choc causé par la voiture est calculé en conséquence. Le dimensionnement peut également être effectué avec un facteur kmod de 0,9 (classe de service 3).
Comme nous l'avons déjà expliqué, il est intéressant d'examiner la rupture complète du poteau (Figure 02). Pour ce faire, il n'est pas nécessaire de considérer la rupture ou la suppression de la barre dans un autre modèle. Le poteau peut être facilement désactivé pour des combinaisons de charges spécifiques. Une nouvelle combinaison de charges incluant uniquement le poids propre est créée et le poteau est désactivé dans les paramètres de calcul afin de simuler sa rupture complète.
Une durée de charge « Instantanée » peut être appliquée pour cette combinaison de charges car la structure demeure probablement supportée immédiatement après la rupture du poteau. La vérification de la panne sous le poids propre pour la situation de projet accidentelle est de 0,48 ≤ 1,00 (TIMBER Pro, cas 3).
Vérification des assemblages et des fondations
De plus, les fixations doivent être vérifiées en cas de choc. Il est donc nécessaire de vérifier que le pied du poteau et l'assemblage du poteau à la panne au-dessus sont suffisamment dimensionnés. Le type de structure détermine si la charge d'impact doit être transférée dans la fondation ou non. Dans NDP, 4.1(1), Note 3 [5], le transfert des forces n'est généralement pas déterminant pour les bâtiments. Ce principe se vérifie dans le carport traité dans cet exemple.