Cet article décrit l'utilisation de la section « Paramétrique - À parois minces » disponible dans RFEM à l'aide de l'exemple LRFD de l'AISC Design Guide 15: Rehabilitation and Retrofit [2]. Le module additionnel RF-STEEL AISC permet de calculer les poteaux avec ou sans armature selon le chapitre E de l'AISC.
Ci-dessous, l'exemple 6.2 de l'AISC Design Guide 15 [2], dont la forme référencée de la section AISC W10X66 (Fy = 22,75 kN/cm²) est utilisée pour le poteau de 4,9 mètres de long.
Les étapes suivantes expliquent comment créer une section et un matériau définis par l'utilisateur.
Créez la section W10X66 définie par l'utilisateur
- 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] ). L'étape suivante consiste à créer un nouveau matériau défini par l'utilisateur pour l'acier Fy = 22,75 kN/cm² en cliquant sur le bouton [Importer de la bibliothèque des matériaux...].
- Définissez le filtre dans la bibliothèque de matériaux, puis cliquez sur « Créer le nouveau matériau ... » selon « Steel A36 ». Dans la fenêtre suivante, entrez la « Description de matériau » et remplacez Fy par 22,75 kN/cm².
- Dessinez ensuite la barre de 4,9 mètres de long. Un appui articulé ( rotation en Z fixe ) est prévu à la base du poteau. Seul le déplacement dans les directions X et Y est maintenu pour l'appui sur la tête de poteau. Appliquez ensuite une charge longitudinale = 2 447 kN (poids propre + charge d'exploitation).
- Calculez le modèle à l'aide du module additionnel RF-STEEL AISC.
Comme indiqué ci-dessus, la résistance requise dépasse la résistance existante de 26 %, le poteau nécessite donc des plaques de renforcement en acier (Fy = 24,82 kN/cm²) soudées aux semelles du poteau. On suppose que les plaques de renforcement 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 de renforcement acier A36
Les plaques de renforcement soudées augmentent simultanément l'aire et le moment d'inertie du poteau. On obtiendra une résistance à la compression accrue comme déterminée dans la spécification AISC, section E3 [1].
La vérification de renforcement est un processus itératif, idéalement réalisé à l'aide d'une feuille de calcul. Cette méthode présentera uniquement la solution finale, où deux plaques de recouvrement de 3/8 po d'épaisseur x 8 po de large sont soudées aux semelles du poteau, comme indiqué ci-dessous.
- Sélectionnez l'entrée « Section en I renforcée... » dans la bibliothèque des sections. Entrez ensuite les propriétés géométriques du poteau W10x66 et des plaques de renforcement de 3/8 po x 8 po. Sélectionnez le matériau défini par l'utilisateur « Acier Fy = 22,75 » créé précédemment (selon l'AISC Design Guide 15 [2] , « Le poteau existant présente une limite d'élasticité Fy = 22,75 kN/cm², tandis que les plaques de renforcement présentent une limite d'élasticité de Fy = 24,82 kN/cm². Pour le calcul de la résistance en compression disponible du poteau, considérez de manière conservatrice une limite d'élasticité de 22,75 kN/cm² pour l'ensemble de la section renforcée du poteau »).
- Répétez le même processus pour la création du poteau puis appliquez la charge comme indiqué ci-dessus. Calculez le modèle avec RF-STEEL AISC. Comme indiqué ci-dessous, le poteau renforcé est conforme à la vérification de calcul.
Vérifiez les exigences pour les poteaux composés selon la clause E6 de l'AISC et calculez les cordons de soudures
D'après la spécification AISC, section E6.1 [1] , les assemblages aux extrémités des plaques de renforcement doivent être calculés pour la charge de compression totale dans la plaque. Calculez maintenant les assemblages d'extrémité en fonction de la limite d'élasticité des plaques de renforcement.
Utilisez des soudures d'angle de 1/4 de pouce des deux côtés de la plaque de renforcement. L'épaisseur de la semelle est tf = 0,748 pouce et la plaque de renforcement de 3/8 pouces d'épaisseur, la taille de la soudure répond donc aux exigences de taille minimale du tableau de spécification de l'AISC J2.4 [1]. La longueur de soudure requise est :
| lSoudure | Longueur de la soudure (weld) |
| Pu | Charge de compression de (1) plaque = Fy. Ag |
| fy | Limite d'élasticité de la plaque = 24,82 kN/cm² |
| Ag | Aire brute de (1) plaque = 9,5 mm x 203,2 mm = 1930,4 mm2 |
| ΦRn | Résistance de la soudure par millimètre 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 des soudures longitudinales de 1/4" x 10 pouces de long des deux côtés aux extrémités des plaques.
Selon la section E6.1 (b) [1] de l'AISC, un rapport d'élancement modifié pour les poteaux composés est requis quand a/ri > 40, a correspondant à la distance entre les cordons de soudure. Pour éviter d'avoir à utiliser un élancement modifié, la distance maximale entre les soudures d'angle interrompues doit être limitée à :
| ri | Rayon de giration de (1) plaque |
| Ixi | bt 3/12 = [(203,2mm). (9,5mm) 3 ]/12 = 14 518mm 4 = 0,0352in 4 (une plaque) |
| Ai | Aire de (1) plaque = tw = (9,5mm) (203,2mm) = 1930,4mm² = 3.0in2 |
| amax | Distance maximale entre les soudures d'angle interrompues |
Utilisez des soudures de connexion interrompues de 1,5 pouce de long à 4 pouces du centre (section J2.2b pour la longueur de soudure minimale). Une soudure de 1,5 pouce de long correspond à la taille de soudure 4* et au minimum de 1,5 pouce.
Selon la section E6.2 (a) [1] de l'AISC, les composants individuels des barres en compression doivent être connectés à distances d'intervalles a afin que le rapport d'élancement a/ri ne dépasse pas les 3/4 du rapport d'élancement déterminant de barre composée.
| a | Distances de soudure |
| ri | Rayon de giration de (1) plaque |
| Lc | Longueur du poteau coulissant = 4,9 m = 16 ft = 192 in |
| ro |
Rayon de giration minimal de la section renforcée (rz dans RFEM)
|
Selon la section E6.2(b) [1] de l'AISC, l'espacement maximal des soudures interrompues ne doit pas dépasser 0,75 √(E/Fy ) x l'épaisseur de la plaque, ni 12 pouces.
| t | Épaisseur de plaque |
| E | Module d'élasticité |
| 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 » dans RFEM peut être utilisée pour calculer les propriétés géométriques des barres mixtes communes. Le module additionnel RF-STEEL AISC évalue les résistances de calcul de la barre et effectue une vérification standard.
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