Cet article décrit l'utilisation de la section « Paramétrique - À parois minces » disponible dans RFEM à l'aide de l'exemple LRFD du Guide de calcul AISC 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.
Shown below is example 6.2 of AISC Design Guide 15 [2], where the AISC historic shape W10X66 (Fy = 33 ksi) is used for the 16-foot-long column.
Les étapes suivantes expliquent comment créer une section et un matériau définis par l’utilisateur.
Creating User-Defined W10X66 Cross-Section
- Sélectionnez « Section en I symétrique... » dans la bibliothèque des sections. Then enter the geometric properties found on Table 5-2.1 (page 50 of Design Guide 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.
As shown above, the required strength exceeds the available strength by 26%, and therefore the column requires reinforcing steel plates (Fy = 36 ksi) welded to the column flanges. Assume that the reinforcing plates are installed over the entire column length.
Remarque : The minor discrepancies in compressive strength between the RFEM model and AISC hand-calculation example [2] are due to the difference in cross-sectional areas (a corner radius is not included in the RFEM cross-section).
Creating User-Defined Reinforced W10X66 Column with A36 Steel Plates
Les plaques de renforcement soudées augmentent simultanément l’aire et le moment d’inertie du poteau. This will result in an increased compressive strength as determined from AISC Specification 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. Pick the same user-defined material "Steel Fy=33" that was previously created (per AISC Design Guide 15 [2], "The existing column has a yield strength of <nobr>Fy = 33 ksi</nobr>, while the reinforcing plates have a yield strength of Fy = 36 ksi. 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.
Checking Requirements for Built-up Columns as per AISC Section E6 and Designing Welds
From AISC Specification section E6.1 [1], the connections at the ends of the reinforcing plates are designed for the full compressive load within the plate. 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. The flange thickness is tf = 0.748 inch and the reinforcing plate is 3/8 inch thick, thus the weld size meets the minimum size requirements of AISC Specification Table J2.4 [1]. The required weld length is:
| 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 |
This weld length meets the prescriptive requirement from AISC section E6.2(b) [1] that the end weld length not be less than the maximum width of the member.
Utilisez des soudures longitudinales de 1/4" x 10 pouces de long des deux côtés aux extrémités des plaques.
From AISC section E6.1(b) [1], a modified slenderness ratio for built-up columns is required when a/ri > 40, where a is the distance between welds. 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 4* la taille de soudure et au minimum de 1,5 pouce.
From AISC section E6.2(a) [1], the individual components of compression members must be connected at intervals, a, such that the slenderness ratio, a/ri, does not exceed 3/4 times the governing slenderness ratio of the built-up member.
| 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)
|
From AISC section E6.2(b) [1], the maximum spacing of intermittent welds shall not exceed the plate thickness times <nobr>0.75 √(E/Fy)</nobr>, nor 12 inches.
| 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.
Base de connaissance