Traitement des singularités lors de la détermination de charges dans RF-PUNCH Pro

Article technique sur le calcul de structure et l'utilisation des produits Dlubal

  • Base de connaissance

Article technique

Le module additionnel RF-PUNCH Pro permet de vérifier la résistance au poinçonnement des extrémités et des coins de parois. La charge de poinçonnement constitue la base du calcul. Elle est déterminée automatiquement à partir des efforts internes de la surface calculée dans RFEM. Les efforts internes ainsi obtenus peuvent être impactés par des effets de singularités, qui peuvent également avoir une influence négative sur la charge de poinçonnement déterminée au niveau d'un coin ou d'une extrémité de paroi. Cet article décrit les possibilités d'optimisation pour limiter cette influence défavorable.

Détermination de la charge de poinçonnement sur les coins et extrémités des parois

Contrairement à celle d'un poteau (ou d'un appui nodal), la charge de poinçonnement des extrémités et des coins de paroi ne peut pas être directement dérivée de l'effort normal du poteau (ou de la force d'appui). Dans RF-PUNCH Pro, l'effort tranchant maximal vmax,b est analysé dans la dalle concernée et la charge de poinçonnement est déterminée à partir de l'effort tranchant dans le périmètre critique.

Cet article technique de notre base de connaissance traite également de ce sujet et décrit les options disponibles dans la fenêtre « 1.5 Nœuds de poinçonnement » ainsi que la procédure générale de détermination de charge.

Efforts internes de la surface dans RFEM

En premier lieu, il convient de noter que la charge de poinçonnement VEd n'est pas déterminée à partir de la force d'un appui linéique, de l'effort normal ou de membrane d'une paroi. Les efforts de cisaillement sont évalués dans la dalle dont on vérifie la résistance au poinçonnement.

Figure 01 - Distribution de l'effort interne principal v_max, b dans une dalle de plancher

Pour ce faire, on utilise les efforts internes principaux vmax,b obtenus à l'aide de RFEM et disponibles dans les résultats des cas de charge, des combinaisons de charges ou des combinaisons de résultats. Les efforts internes principaux vmax, b sont définis dans le Chapitre 8.16 du manuel de RFEM [1]. On obtient le résultat suivant :

Formule 1

vmax,b = vx2  vy2

On peut également consulter le chapitre correspondant du manuel en ligne de RFEM 5.

Influence des singularités

La présence d'une éventuelle singularité au niveau d'un nœud de poinçonnement à vérifier ou d'une valeur extrême dans la distribution de l'effort tranchant a également une influence sur la charge de poinçonnement VEd déterminée dans le périmètre critique.

Un exemple de poinçonnement à l'extrémité d'une paroi sur un radier est analysé ci-dessous. RF-PUNCH Pro utilise l'effort interne principal vmax,b dans le radier (voir la Figure 02).

Figure 02 - Distribution des efforts tranchants aux extrémités de voiles d'une dalle de plancher

Le maillage EF généré est cependant trop grossier et le périmètre critique dépasse les valeurs extrêmes de l'effort tranchant vmax,b.

Figure 03 - Distribution de l'effort tranchant dans le périmètre critique avec un maillage EF inapproprié

Le module détecte que le maillage EF est insuffisant et l'avertissement n°56 s'affiche dans la fenêtre 2.1.  

Figure 04 - Fenêtre 2.1 dans RF-PUNCH Pro avec le message No. 56

Un raffinement de maillage EF permet d'affiner le maillage dans la zone du point de poinçonnement et l'avertissement n°56 disparaît alors. Ce raffinement du maillage EF peut cependant entraîner une augmentation de la valeur extrême de l'effort tranchant dans le périmètre critique. Par conséquent, la valeur de la charge de poinçonnement VEd déterminée est également influencée de manière négative et s'en trouve augmentée.

Si le raffinement de maillage EF a un impact négatif sur la valeur maximale de l'effort tranchant dans le périmètre critique, il est souvent recommandé de contrôler la modélisation de la structure à vérifier. L'ouvrage [2] aborde diverses « sources d'erreur » qui influencent considérablement la distribution des efforts internes dans les surfaces et donc la charge de poinçonnement VEd déterminée dans RF-PUNCH Pro.

Optimisation de la géométrie du modèle

La distribution des efforts tranchants dans le radier et dans le périmètre critique peut être obtenue dans cet exemple à l'aide d'une représentation plus « réaliste » du radier. Dans une première version du modèle, les lignes de contour du radier ont été placées sur les axes du système des parois. Dans une autre version, le bord du radier n'est pas placé sur ces axes, mais il est entré en fonction de son bord « réel ». Il est ainsi possible d'influencer considérablement la distribution des efforts tranchants dans le périmètre critique.

La Figure 05 montre les différences entre ces deux versions.

Figure 05 - Comparaison de l'effort tranchant dans le périmètre critique selon la modélisation

Avec la seconde, la distance réaliste au bord extérieur du radier est automatiquement détectée dans RF-PUNCH Pro et la longueur du périmètre critique est ainsi appliquée de manière plus favorable.

Optimisation des appuis du modèle

Une autre possibilité pour influencer favorablement la distribution des efforts tranchants consiste à considérer la fondation élastique de surface appliquée de manière différenciée.

Dans RFEM, un ressort constant est généralement appliqué en tant que fondation élastique sur l'ensemble du radier. Cependant, RFEM offre d'autres possibilités pour représenter ce type de fondations de manière économique.

On peut par exemple appliquer des ressorts au niveau des bords ou des coins afin d'influencer favorablement la distribution des efforts tranchants dans le radier. Un autre article technique de notre base de connaissance explique les principes théoriques de la méthode du module d'élasticité (modifiée).

La Figure 06 montre les efforts tranchants dans le périmètre sans ressorts sur les bords (en haut) et avec des ressorts (en bas) appliqués sur le modèle avec dépassement du bord du radier.

Figure 06 - Comparaison sans (haut) et avec (bas) ressorts de bord sur la dalle de plancher

Plutôt que de recourir à la solution du modèle avec des ressorts, le module additionnel RF-SOILIN peut être utilisé pour obtenir une approche plus réaliste des fondations de surface et donc un effet positif sur la distribution des efforts tranchants dans le périmètre critique.

Paramètres de RF-PUNCH Pro

La charge de poinçonnement dans RF-PUNCH Pro est définie par défaut sur « Effort tranchant non lissé sur le périmètre critique ». Si les optimisations suggérées plus haut ont été appliquées, cette option est normalement disponible dans la fenêtre 1.5 du module. Si l'on obtient malgré tout une valeur maximale de l'effort tranchant dans le périmètre critique, l'option « Effort tranchant lissé sur le périmètre critique » reste également accessible.

Figure 07 - Fenêtre 1.5 de RF-PUNCH Pro avec les paramètres de détermination de la charge de poinçonnement

Lors de l'application de l'effort tranchant pondéré sur le périmètre critique, il est également nécessaire de considérer l'influence du facteur d'incrément de charge β, qui peut être déterminé à l'aide du modèle de secteur, par exemple. Un autre article technique de la base de connaissance Dlubal peut également être consulté à ce sujet.

Résumé

La charge de poinçonnement efficace doit toujours être vérifiée en cas de taux de travail très élevés lors de la vérification de la résistance au poinçonnement aux extrémités ou aux coins d'une paroi.

Il est alors nécessaire de prêter attention à la distribution des efforts tranchants dans le périmètre critique et de vérifier si des ajustements ou des optimisations du modèle peuvent aboutir à une distribution plus favorable de l'effort tranchant vmax,b dans le radier.

Cependant, les optimisations de modélisation et des appuis ne constituent pas une solution universellement applicable et doivent toujours être utilisées en fonction de la situation considérée, puis appliquées sous une forme adaptée à chaque modèle.

Auteur

Dipl.-Ing. (FH) Paul Kieloch

Dipl.-Ing. (FH) Paul Kieloch

Ingénierie produit et assistance clientèle

En tant que support technique, M. Kieloch répond aux questions des clients de Dlubal Software et est responsable du développement des modules additionnels pour les structures en béton armé.

Mots-clés

Poinçonner Poinçonnement Charge de poinçonnement Charge Singularité Région moyenne Éléments finis Modèle de secteur Facteur d'incrément de charge

Littérature

[1]   Barth, C., & Rustler, W. (2013). Finite Elemente in der Baustatik-Praxis (2nd ed.). Berlin: Beuth.
[2]   Manuel RFEM. Tiefenbach : Dlubal Software, février 2016.

Téléchargements

Liens

Laissez un commentaire...

Laissez un commentaire...

  • Vues 1396x
  • Mis à jour 19 avril 2021

Contactez-nous

Contacter Dlubal

Avez-vous des questions ou besoin de conseils? Contactez-nous via notre assistance gratuite par e-mail, chat ou forum ou consultez notre FAQ à tout moment.

+33 1 78 42 91 61

info@dlubal.fr

Online training | French

Eurocode 2 | Calcul de structures en béton selon l'EN 1992-1-1

Formation en ligne 11 mai 2021 9:00 - 13:00 CEST

Formation en ligne | Anglais

Eurocode 2 | Structures en béton selon la DIN EN 1992-1-1

Formation en ligne 12 mai 2021 8:30 - 12:30 CEST

Formation en ligne | Anglais

RFEM pour les étudiants | Partie 2

Formation en ligne 17 mai 2021 14:00 - 16:30 CEST

Formations en ligne | Anglais

Eurocode 5 | Structures en bois selon la DIN EN 1995-1-1

Formation en ligne 20 mai 2021 8:30 - 12:30 CEST

Online training | French

Eurocode 5 | Calcul de structures en bois selon l'EN 1995-1-1

Formation en ligne 25 mai 2021 9:00 - 13:00 CEST

Conception du verre avec le logiciel Dlubal

Conception du verre avec le logiciel Dlubal

Webinar 8 juin 2021 14:00 - 14:45 CEST

Formation en ligne | Anglais

RFEM pour les étudiants | Partie 3

Formation en ligne 15 juin 2021 14:00 - 16:30 CEST

Formation en ligne | Anglais

RFEM | Formation sur les fonctions de base | USA

Formation en ligne 17 juin 2021 9:00 - 13:00 EDT

Online training | French

Eurocode 8 | Calcul des structures pour leur résistance aux séismes

Formation en ligne 22 juin 2021 9:00 - 13:00 CEST

Event Invitation

BIM World PARIS 2021

Conférence 23 juin 2021 - 24 juin 2021

Online training | French

RFEM | Fonctions de base | GRATUIT

Formation en ligne 6 juillet 2021 9:00 - 12:00 CEST

Online training | French

Eurocode 3 | Calcul de structures en acier selon l'EN 1993-1-1

Formation en ligne 20 juillet 2021 9:00 - 13:00 CEST

Online training | French

Eurocode 2 | Calcul de structures en béton selon l'EN 1992-1-1

Formation en ligne 10 août 2021 9:00 - 13:00 CEST

Online training | French

Eurocode 5 | Calcul de structures en bois selon l'EN 1995-1-1

Formation en ligne 31 août 2021 9:00 - 13:00 CEST

Online training | French

Eurocode 8 | Calcul des structures pour leur résistance aux séismes

Formation en ligne 21 septembre 2021 9:00 - 13:00 CEST

Online training | French

RFEM | Fonctions de base

Formation en ligne 12 octobre 2021 9:00 - 12:00 CEST

Online training | French

Eurocode 3 | Calcul de structures en acier selon l'EN 1993-1-1

Formation en ligne 26 octobre 2021 9:00 - 13:00 CEST

Online training | French

Eurocode 2 | Calcul de structures en béton selon l'EN 1992-1-1

Formation en ligne 9 novembre 2021 9:00 - 13:00 BST

Online training | French

Eurocode 5 | Calcul de structures en bois selon l'EN 1995-1-1

Formation en ligne 23 novembre 2021 9:00 - 13:00 BST

Online training | French

Eurocode 8 | Calcul des structures pour leur résistance aux séismes

Formation en ligne 15 décembre 2021 9:00 - 13:00 BST

Hauteur utile

Hauteur utile

Durée 1:48 min

RFEM Logiciel principal
RFEM 5.xx

Programme de base

Logiciel de calcul de structures aux éléments finis (MEF) pour les structures 2D et 3D composées de plaques, voiles, coques, barres (poutres), solides et éléments d'assemblage

Prix de la première licence
3 540,00 USD
RFEM Structures en béton
RF-PUNCH Pro 5.xx

Module additionnel

Vérification du poinçonnement des dalles et des fondations au niveau des appuis nodaux et linéiques

Prix de la première licence
760,00 USD