Armatures d'un poteau dans RFEM selon le Guide de calcul AISC 15

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Une structure a parfois besoin d'armatures lors de l'installation d'une nouvelle dalle ou de la modification d'une barre existante en raison d'une hypothèse de charge difficile à prévoir. Dans de nombreux cas, il peut arriver qu'un composant ne puisse pas être facilement remplacé et qu'une armature soit installée selon la nouvelle charge requise.

Cet article présente l'utilisation des sections «paramétriques à parois minces» disponibles dans RFEM à l'aide de l'exemple LRFD (Load and Resistance Factor Design) du AISC Design Guide 15: Rehabilitation and Retrofit [2] : Le module additionnel RF-STEEL AISC permet de calculer les poteaux non armés et renforcés selon le chapitre E de l'AISC.

L'exemple suivant montre l'exemple 6.2 du Guide de calcul AISC 15 [2] , où la forme historique de la section AISC W10X66 (Fy = 33 ksi) est utilisée pour le poteau de 16 pieds de long.

Les étapes suivantes expliquent comment créer une section et un matériau définis par l'utilisateur.

Création de la section W10X66 définie par l'utilisateur

  1. Sélectionnez «Section en I symétrique» dans la bibliothèque des sections. Entrez ensuite les propriétés géométriques du Tableau 5-2.1 (page 50 du Guide de calcul 15 [2] ). À l'étape suivante, un nouveau matériau défini par l'utilisateur pour l'acier F y = 33 ksi est créé en cliquant sur le bouton [Importer le matériau de la bibliothèque de matériaux].

  2. Définissez le filtre dans la bibliothèque de matériaux, puis cliquez sur «Créer un nouveau matériau» selon «Acier A36». Dans la fenêtre suivante, entrez la «Description du matériau» et remplacez Fy par 33 ksi.

  3. Puis, dessinez la barre de 16 pieds de long. Un support articulé (rotation en Z fixe) est prévu à la base du poteau. Seul le déplacement dans les directions X et Y est enregistré pour l'appui sur la tête de poteau. Ensuite, une charge longitudinale = 550 kips (poids propre + charge imposée) est appliquée.
  4. Calculez le modèle avec le module additionnel RF-STEEL AISC.

Comme indiqué ci-dessus, la résistance requise dépasse la résistance existante de 26%, le poteaunécessite donc des plaques en acier (F y = 36 ksi) qui sont soudées aux semelles du poteau. On suppose que les plaques d'armature sont installées sur toute la longueur du poteau.

Remarque : Les légères différences de résistance à la compression entre le modèle RFEM et l' exemple de calcul manuel AISC [2] sont dues aux différences dans les aires de section (le rayon de coin n'est pas inclus dans la section RFEM).

Création du poteau W10X66 défini par l'utilisateur avec des plaques en acier A36

Les plaques d'armature soudées augmentent à la fois l'aire et le moment d'inertie du poteau. Il en résulte une résistance à la compression accrue telle que déterminée dans la spécification AISC, section E3 [1] .

La vérification de l'armature est un processus itératif, qui est mieux réalisé avec une feuille de calcul. La solution ici n'est que la solution finale, où deux plaques de recouvrement de 3/8 "d'épaisseur x 8" de large sont soudées aux semelles du poteau, comme indiqué ci-dessous.

  1. Sélectionnez l'entrée «Profilé en I armé» dans la bibliothèque des sections. Entrez ensuite les propriétés géométriques du poteau W10x66 et du poteau 3/8 po x 8 dans les grandes plaques d'armature. Sélectionnez le matériau défini par l'utilisateur «Acier Fy = 33» créé précédemment (selon le Guide de calcul AISC 15 [2] , «Le poteau existant a une limite d'élasticité Fy = 33 ksi, tandis que les plaques d'armature ont une limite d'élasticité de Fy = 36 ksi. Pour le calcul de la résistance à la compression existante du poteau, une limite d'élasticité de 33 ksi doit être considérée de manière prudente pour l'ensemble de la section du poteau renforcé. ").

  2. Répétez le même processus pour créer le poteau et appliquer la charge comme indiqué ci-dessus. Calculez le modèle avec RF-STEEL AISC. Comme indiqué ci-dessous, le poteau renforcé est conforme au calcul.

Vérification des exigences pour les poteaux mixtes selon la clause E6 de l'AISC et calcul des soudures

Selon la spécification AISC, section E6.1 [1] , les assemblages aux extrémités des plaques de renfort doivent être calculés pour la charge de compression complète dans la plaque. Calculez maintenant les assemblages d'extrémité en fonction de la limite d'élasticité des plaques d'armature.

Utilisez des soudures d'angle de 1/4 de pouce des deux côtés de la plaque d'armature. L'épaisseur bride est Tf = 0,748 et dans la plaque de renforcement est de 3/8 de pouce d'épaisseur, donc la taille de la soudure satisfait aux exigences de taille minimale de la table de spécification de AISC J2.4 [1] . La longueur de soudure requise est:

Soudures longitudinales

lweld = Pu(2 welds)  (ϕRn)lweld = Fy·Ag(2 welds) · (ϕRn)lweld = 108.0 kips(2 welds) · (5.57 kips/in)lweld = 9.70 in  use 10.0 in

lSoudure Longueur de la soudure
Pu Charge de compression de la plaque (1) = Fy . Ag
fy Limite d'élasticité de la plaque = 36 ksi
Ag Aire brute de la (1) plaque = 0,375 po x 8,0 po = 3,0 po2
ΦRn Résistance de la soudure par pouce de soudure

Cette longueur de soudure répond à l'exigence de la section E6.2 (b) [1] de l'AISC selon laquelle la longueur de soudure d'extrémité ne doit pas être inférieure à la largeur maximale de la barre.

Utilisez une soudure de 1/4 "x 10 pour les longues soudures longitudinales des deux côtés aux extrémités de la plaque.

Selon la section E6.1 (b) [1] de l'AISC, un rapport d'élancement modifié pour les poteaux mixtes est requis pour a/ri> 40, où a est la distance entre les soudures. Pour éviter d'avoir à utiliser un élancement modifié, la distance maximale entre les soudures d'angle intermittentes doit être limitée à:

Distance maximale entre les soudures d'angle interrompues selon la clause E6.1 (b) de l'AISC

ri = IxiAi = 0.0352 in43.0 in2 = 0.108 inamax = 40 ri = 40 · 0.108 in = 4.33 in  use 4.0 in

Jexi bt 3/12 = [(8,0 pouces). (0,375in) 3 ]/12 = 0,0352in 4 (une plaque)
Ai Surface de la (1) plaque = tw = (0,375in) (8in) = 3,0in 2
amax Distance maximale entre les soudures d'angle interrompues

Utilisez des soudures de joint intermittentes d'une longueur de 1,5 pouce avec 4 pouces au centre (section J2.2b pour la longueur de soudure minimale). Une soudure de 1,5 po de long correspond à la taille de soudure 4 * et de 1,5 po au minimum.

Selon la section E6.2 (a) [1] de l'AISC, les composants individuels des barres en compression doivent être connectés à des distances a afin que le rapport d'élancement a/ri ne dépasse pas 3/4 fois le rapport d'élancement déterminant barre assemblée.

Rapport d'élancement déterminant de la barre

ari = 4.0 in0.108 in = 37.034 Lcro = 34 192 in2.529 in = 57.1 > 37.0  o.k.

ro
Rayon minimal de la section renforcée (rz dans RFEM)

Selon la section E6.2 (b) [1] de l'AISC, l'espacement maximal des soudures intermittentes ne doit pasdépasser 0,75 √ (E/F y ) fois l'épaisseur de la plaque, ni 30 cm.

Distance maximale des soudures interrompues selon la clause E6.2 (b) de l'AISC

t 0.75 EFy = (0.375 in) 29,000 ksi36 ksi = 7.98 in > 4.0 in o.k.

t épaisseur de la dalle
fY Limite d'élasticité de la section renforcée

Le calcul final du poteau renforcé est illustré ci-dessous.

Comme le montre l'exemple ci-dessus, la section «Paramétrique à parois minces» peut être utilisée pour calculer les propriétés géométriques des barres mixtes courantes. Le module additionnel RF-STEEL AISC calcule les résistances de calcul de la barre et effectue un contrôle standard.

Auteur

Cisca Tjoa, PE

Cisca Tjoa, PE

Service client et marketing

Cisca fournit une assistance technique et marketing aux clients de Dlubal Software en Amérique du Nord.

Mots-clés

AISC AISC 360-16 Poteau Poteau renforcé

Littérature

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  • Mis à jour 16 février 2021

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