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14.06.2021

Vérification des poutres-poteaux en bois selon la NDS 2018 à l'aide du module RF-/TIMBER AWC

Dans cet article, la compatibilité d'un bois 2x4 avec une flexion biaxiale et une compression axiale est vérifiée avec le module additionnel RF-/TIMBER AWC. Les propriétés et les charges de barre sont basées sur l'exemple E1.8 du guide AWC Structural Wood Design Examples 2015/2018.

La barre définie de type treillis est en pin du Sud n° 2, de dimensions nominales 2x4 (1,5 pouces x 3,5 pouces) et de 3 pieds de long. L'appui latéral n'est fourni qu'aux extrémités de la barre et celles-ci sont considérées comme articulées. Les charges permanentes (DL), de neige (SL) et de vent (WL) sont appliquées au niveau du nœud supérieur et au milieu de la poutre-poteau, comme indiqué ci-dessous.

Les propriétés de barre sont affichées après avoir sélectionné la section et le matériau appropriés dans le programme.


Facteurs d'ajustement listés dans le tableau 4.3.1 de la NDS 2018 pour la vérification selon l'ASD

Les valeurs de calcul de référence (Fb, Fc et Emin) sont multipliées par les facteurs d'ajustement applicables pour déterminer les valeurs de calcul ajustées. Pour les bois sciés, ces facteurs sont indiqués dans le tableau 4.3.1 [1]. Il existe onze facteurs d'ajustement différents pour la vérification selon l'ASD. Beaucoup de ces facteurs sont égaux à 1,0 dans l'exemple NDS [2]. Cependant, une brève description fournie ci-dessous explique comment les différents facteurs sont considérés dans RF-/TIMBER AWC.

Facteurs calculés par le programme

CL – Facteur de stabilité de la poutre

Cela dépend de la géométrie et de l'appui latéral de la barre comme décrit dans la Section 3.3.3 [1]. Ce facteur est calculé automatiquement dans RF-/TIMBER.

Remarque : la longueur efficace, le, utilisée pour calculer CL est définie par l'utilisateur dans la section « Longueur efficace » de RF-/TIMBER AWC. L'option « Selon le tableau 3.3.3 » avec le cas de charge correspondant doit être sélectionné.

La figure ci-dessous montre le cas de charge qui s'applique à ce modèle.

CF - Facteur de taille

Il dépend de la largeur et de la hauteur de la section de barre selon 4.3.6 [1]. Ce facteur est déterminé automatiquement dans RF-/TIMBER AWC.

Cfu – Facteur d'utilisation plane

Il prend en compte la faible flexion axiale de la barre comme spécifié dans la Section 4.3.7 [1]. Ce facteur est calculé automatiquement dans RF-/TIMBER AWC.

CP – Facteur de stabilité du poteau

Cela dépend de la géométrie, des conditions aux extrémités et de l'appui latéral de la barre comme décrit dans la Section 3.7.1 [1]. Si une barre en compression est entièrement supportée sur toute sa longueur, CP = 1,0. Ce facteur est calculé automatiquement dans RF-/TIMBER AWC pour les directions des axes fort et faible.

Facteurs définis par l'utilisateur

CD – Facteur de durée de charge

Il prend en compte différentes périodes de charge en fonction du cas de charge, telles que la charge permanente, la neige et le vent, sur la base de la Section 4.3.2 [1]. La sélection de la norme « ASCE 7-16 NDS (bois) » dans RFEM active l'option de durée de charge dans la boîte de dialogue « Cas de charge ». Le paramètre par défaut de la classe d'action de charge (permanent, dix ans, etc.) est basé sur la « catégorie d'action » du cas de charge. Ce paramètre peut être modifié par l'utilisateur dans RFEM ou RF-/TIMBER AWC. La valeur sélectionnée par le logiciel est basée sur le Tableau 2.3.2 [1].

CM - Facteur de service mouillé

Il prend en compte les conditions d'humidité de la barre spécifiées dans la Section 4.1.4 [1]. Dans RF-/TIMBER AWC, l'utilisateur peut sélectionner « mouillé » ou « sec » dans la section « Conditions de service ».

Ct - Facteur de température

Il tient compte de l’exposition à des températures élevées allant jusqu’à 100 degrés Fahrenheit, de 100 à 125 degrés et de 125 à 150 degrés, comme décrit dans la clause 2.3.3 [1]. Dans RF-/TIMBER AWC, l'utilisateur peut choisir entre ces trois plages de température dans la section « Conditions de service ». La valeur sélectionnée par le logiciel est basée sur le tableau 2.3.3 de [1].

Ci - Facteur d'incision

Il prend en compte la perte de surface due aux petites incisions pratiquées dans la barre pour recevoir le traitement de préservation afin de prévenir la pourriture, comme décrit dans la clause 4.3.8 [1]. Dans RF-/TIMBER AWC, l'utilisateur peut sélectionner l'option « Non incisé » ou « Non incisé » dans la section « Paramètres de calcul complémentaires ».

Cr – Facteur de barre répétitive

Il est utilisé lorsque plusieurs barres agissent de manière composite pour répartir correctement une charge entre elles, comme décrit dans la Section 4.3.9 [1]. Cr = 1,15 pour les barres qui répondent aux critères de faible espacement et connectées par un panneau ou autre. Dans RF-/TIMBER AWC, l'utilisateur peut sélectionner l'option « Non répétée » ou « Répété » dans la section « Paramètres de calcul complémentaires ».

Remarque : si nécessaire, les valeurs de base des facteurs d'ajustement entrés par l'utilisateur peuvent être modifiées dans l'option « Norme ».

Facteurs exclus du programme

CT – Facteur de rigidité de flambement

Il prend en compte la contribution du panneau de contreplaqué à la résistance au flambement des treillis selon la clause 4.4.2 [1]. Ce facteur est utilisé afin d'augmenter la valeur Emin de la barre. CT peut être calculé manuellement selon l'Équation 4.4-1 [[#Refer [1]]] ou considéré comme 1,0.

Cb – Facteur de zone de portance

Il est utilisé pour augmenter les valeurs de calcul en compression (Fcp ) pour les charges concentrées appliquées perpendiculairement au fil, comme spécifié dans la Section 3.10.4 [1]. Cb peut être calculé manuellement selon l'équation 3.10-2 [1] ou considérée de manière conservative égale à 1,0.

Contrainte réelle dans la poutre-poteau

Dans cet exemple, la combinaison de charges a été simplifiée à CO1 : DL + SL + WL.

  • Contrainte en compression due aux charges permanentes et de neige, fc = 171 psi
  • Contrainte en flexion selon l'axe fort sous charge de vent, fbx = fb1 = 353 psi
  • Contrainte en flexion dans l'axe faible due aux charges permanentes et de neige, fby = fb2 = 1 029 psi

Détermination des valeurs de calcul ajustées selon le tableau 4.3.1 de la NDS 2018 Méthode ASD

  • Valeur critique du calcul de flambement pour la barre comprimée dans l'axe fort, FcEx :
  • Valeur critique de calcul du flambement pour la barre comprimée dans Weak Axis, FcEy :
  • Valeur de calcul de compression ajustée parallèle au fil, Fc' :
  • Valeur critique de calcul de flambement pour la barre en flexion, FbE :
  • Valeur de calcul ajustée de la flexion de l'axe fort, Fbx' :
  • Valeur de calcul ajustée de la flexion de l'axe Weak, Fpar ' :
  • Ratio de vérification combiné en flexion biaxiale et en compression axiale

En insérant les contraintes réelles et les limites de calcul indiquées ci-dessus dans l'équation NDS 3.9-3 [1], le ratio de vérification final est affiché ci-dessous.

L'équation NDS 3,9-4 [1] :

Résultat dans RF-/TIMBER AWC

L'utilisateur peut comparer chaque facteur d'ajustement et chaque valeur de calcul ajustée de la méthode de calcul analytique manuelle au résumé des résultats dans RF-/TIMBER AWC. Comme indiqué, les résultats sont identiques. Le ratio de vérification final = 0,98 est basé sur la méthode de calcul par analyse géométriquement linéaire (1erdegré ). Veuillez noter que le paramètre par défaut de la combinaison de charges dans RFEM est défini à partir de l'analyse du second ordre. Cela engendre donc un ratio légèrement plus élevé = 1,03. L'utilisateur peut sélectionner la méthode de calcul la plus adaptée à la structure dans les « Paramètres de calcul ».



Auteur

Cisca est responsable des formations clients, du support technique et du développement des programmes Dlubal pour le marché nord-américain.

Liens
Références
  1. Commission américaine du bois. (2018). Spécification de calcul nationale (NDS) pour la construction en bois 2018. Leesburg : AWC.
  2. Commission américaine du bois. (2018). Exemples de calcul de structures en bois. Leesburg : AWC.