Modèle EF paramétré pour le calcul d'assemblages rigides par platine d'about

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

  • Base de connaissance

Article technique

Le calcul des assemblages rigides par platine d'about s'avère particulièrement complexe dans le cas d'assemblages à quatre rangées et de contraintes de flexion multi-axiales car il n'existe pas de méthode de calcul de référence.

Le modèle étudié dans cet article technique permet de calculer rapidement des assemblages soumis à des contraintes réalistes. Le système ci-dessous a été sélectionné afin de pouvoir vérifier ce modèle selon les directives de la DSTV relatives aux assemblages types [1].

Système

Connexion type : IH 2.1 A 26 20
Profilé : HEA 260
Matériau : Acier S235
Boulons : M20 de la classe de résistance 10.9

Le modèle EF est créé à l'aide d'éléments surfaciques pour la poutre. La modélisation de la platine est réalisée à l'aide de surfaces qui sont ensuite connectées entre elles afin de créer un solide de contact. Il permet de définir les propriétés de contact exactes entre les deux surfaces. Dans cet exemple, une contrainte de traction verticale entraîne une rupture. La nuance d'acier S235 est également sélectionnée comme matériau pour les deux surfaces des platines, mais avec un comportement plastique. Les ouvertures sont modélisées dans les surfaces pour représenter les trous. Les boulons sont modélisés à l'aide de barres de traction et affichés sous forme simplifiée, donc sans écrou. Les barres de type Traction ne présentent qu'une rigidité longitudinale E ⋅ A et absorbent seulement les efforts de traction. Des libérations de moment sont disposées aux extrémités de barre. Les boulons sont connectés de manière simplifiée par plusieurs barres rigides avec des articulations aux extrémités de barre sur la platine d'about correspondante. En entrant la taille de boulon souhaitée, tous les paramètres nécessaires au calcul (classe de résistance 10.9) sont transférés. Ainsi, il est possible d'intégrer la longueur de déformation correcte à l'aide d'une formule dans le modèle afin d'obtenir les efforts appliqués sur les boulons les plus précis possible.

Formule 1

lb = 2 · tp + 2 · D + k2 + m2

tP Épaisseur de la platine d'about [mm]
d Épaisseur de la plaque [mm]
k Hauteur de la tête [mm]
m Hauteur d'écrou [mm]

Application

Après avoir ouvert le modèle, vous pouvez ajuster la section dans le navigateur Données. Le modèle est paramétré pour des poutres HEA, HEB et HEM selon la norme DIN EN 1025. On peut ensuite afficher les paramètres et entrer les dimensions ainsi que l'épaisseur de la platine. On définit donc la taille des boulons (M12, M16, M20, M22, M24, M27, M30, M36) et l'espacement souhaité. Tous les paramètres des boulons requis pour les calculs sont ajustés. Enfin, il est également possible d'adapter les charges.

Calcul de structure

Pour déterminer la résistance de la connexion, une charge initiale My de 50 kNm est appliquée et calculée selon la méthode des incréments de charge. On peut ensuite analyser les efforts appliqués aux boulons et les déformations plastiques. Pour ce faire, la résistance maximale en traction doit être déterminée comme suit :

Formule 2

Ft,Rd = k2 · fub · AsγM2Ft,Rd = 0,9 · 1.000 Nmm2 · 245 mm21,25 = 176,4 kN

k 2 Coefficient de résistance à la traction [-]
fub Résistance ultime à la traction [N/mm²]
As Aire résistante du boulon [mm²]
γM2 Coefficient partiel des boulons [-]

Évaluation des résultats et comparaison

Lorsque l'on compare la résistance en traction avec les efforts appliqués aux boulons du modèle EF, on constate que ces boulons sont en échec si la charge est multipliée par plus de 2,1. Les efforts appliqués aux boulons sont de 175,43 kN avec un moment agissant de 105 kNm.

Ainsi, la résistance de l'assemblage de 105 kNm est obtenue par 2,1 ⋅ 50 kNm.

L'évaluation des déformations plastiques permet d'obtenir des valeurs maximales d'environ 1 %, qui ne dépassent donc pas la déformation limite admissible de 5 % prescrite selon l'EC3. De plus, la possibilité d'afficher le taux de non-linéarité permet de contrôler le fluage du matériau.

Les directives de la DSTV [1] indiquent une résistance de 112,9 kNm, ce qui diffère légèrement du modèle EF créé pour cet article technique.

Cet écart s'explique notamment par les soudures qui n'ont pas été modélisées ici. La rangée de boulons extérieure présente donc une rigidité plus faible. Par conséquent, les boulons internes sont soumis à une charge plus importante et ont tendance à être en échec.

Vous trouverez ci-dessous un modèle d'assemblage avec une platine d'about en saillie.

Auteur

B.Eng. Christian Wowk

B.Eng. Christian Wowk

Ingénierie de produit

M. Wowk s'intéresse au domaine des assemblages acier et développe divers scénarios de test dans le domaine des modules.

Mots-clés

Assemblage Platine d'about Paramètres Directives DSTV

Littérature

[1]   Typisierte Anschlüsse im Stahlhochbau nach DIN EN 1993-1-8. Stahlbau Verlags- und Service GmbH, Düsseldorf, 2013.

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  • Mis à jour 7 avril 2021

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