Vérification de poteaux en béton armé selon l'ACI 318-19 dans RFEM 6

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

  • Base de connaissance

Article technique

Ce texte a été traduit par Google Translate

Lire le texte source

Le module complémentaire Concrete Design permet de calculer des poteaux en béton selon l'ACI 318-19. L'article suivant confirmera le calcul des armatures du module complémentaire Concrete Design à l'aide d'équations analytiques détaillées selon la norme ACI 318-19, y compris les armatures longitudinales en acier, l'aire de la section brute et la taille/l'espacement des tirants.

Vérification du poteau en béton

Un poteau en béton armé à tirants carrés est calculé pour supporter des charges propres et des surcharges axiales de 135 et 175 kips respectivement à l'aide d'un calcul à l'ELU et de combinaisons de charges pondérées selon l'ACI 318-19 [1] , comme le montre la Figure 01. La résistance en compression du béton f'c est de 4 ksi et la limite d'élasticité de l'acier de béton armé fy est de 60 000 ksi. Le pourcentage d'armatures en acier est initialement supposé égal à 2 %.

Calcul

Les dimensions de la section doivent tout d'abord être calculées. Il est déterminé que le poteau carré est comprimé car toutes les charges axiales sont exclusivement en compression. Selon le Tableau 21.2.2 [1] , le facteur de réduction de la résistance est égal à 0,65. Lors de la détermination de la résistance normale maximale, le Tableau 22.4.2 [1] est référencé, ce qui définit le facteur alpha (α) égal à 0,80. La charge de calcul Pu peut alors être calculée.

Pu = 1,2 (135) + 1,6 (175) = 442 kips

En s'appuyant sur ces facteurs, Pu est égal à 442 kips. La section brute Ag peut ensuite être calculée à l'aide de l'équation 22.4.2.2.

charge de calcul

Pu = (Φ) (α) [ 0.85 f'c (Ag - Ast) + fy Ast]

Où :

- Facteur de réduction de résistance

- Facteur alpha

f'c - Résistance à la compression

Ag - Section brute

Ast - Pourcentage d'armatures en acier

442 kips = (0,65) (0,80) [0,85 (4 kips) (Ag - 0,02 Ag ) + ((60 ksi) (0,02) Ag )]

Une fois Ag résolu, on obtient une surface de 188 in2. La racine carrée de Ag est prise et arrondie afin de définir une section de 14'' x 14 '' pour le poteau.

Armature en acier requise

Maintenant que Ag est défini, l'aire d'armatures de l'acier Ast peut être calculée à l'aide de l'Eqn. 22.4.2.2 en substituant la valeur connue de Ag = 196 en 2 et en la résolvant.

442 kips = (0,65) (0,80) [0,85 (4 kips) (196 in 2 - Ast ) + ((60 ksi) (Ast ))]

La résolution de Ast permet d'obtenir une valeur de 3,24 in2. Le nombre de barres nécessaires au calcul peut ainsi être déterminé. Selon la Section 10.7.3.1 [1] , un poteau à tirants carrés doit avoir au moins quatre barres. Selon ce critère et l'aire minimale requise de 3,24 in 2 , les barres n°6 de l'Annexe B [1] sont utilisées pour les armatures en acier. On obtient ainsi l'aire d'armature suivante :

Ast = 3,52 in2

Sélection des cadres

La section 25.7.2.2 [1] doit être déterminée pour déterminer la taille minimale des tirants. Les barres longitudinales n° 6, plus petites que les barres n°10, ont été sélectionnées dans les paragraphes précédents. Des cadres n°3 sont donc choisi en fonction de cette caractéristique des barres et de cette section de la norme.

Espacement des cadres

Nous nous référons à la Section 25.7.2.1 [1] pour déterminer l'espacement minimal des tirants. Les cadres, constitués de barres déformées en boucle fermée, doivent être espacés selon les paragraphes (a) et (b) de cette section de la norme.

(a) L'espacement pur doit être supérieur ou égal à (4/3) dagg. Un diamètre global (dagg) de 1,00 in est supposé pour ce calcul.

smin = (4/3) dagg = (4/3) (1,00 in.) = 1,33 in.

(b) L'espacement entre les centres ne doit pas dépasser le minimum de 16 db du diamètre longitudinal de la barre, de 48 db pour le tirant ou de la plus petite dimension de la barre.

sMax = Min (16 db , 48 db , 14 in.)

16 db = 16 (0,75 po) = 12 po

48 db = 48 (0,375 po) = 18 po

L'espacement minimal calculé pour une barre de traction est égal à 1,33 po. et l'espacement maximal est de 12 po. Pour ce calcul, la distance maximale de 12 in pour l'armature de cisaillement est déterminante.

Vérification détaillée

Une vérification détaillée peut maintenant être effectué pour vérifier le pourcentage d'armatures. Le pourcentage d'acier requis doit être compris entre 1 % et 8 % selon les exigences de l'ACI 318-19 [1] pour être adéquat.

Pourcentage d'acier

AstAg = 3.52 in2196 in2 = 0.01795 · 100  = 1.8 %

Où :

Ast = Aire totale des armatures longitudinales non précontraintes, barres ou profilés en acier exclus, armatures de précontrainte exclues

Ag - Section brute

Espacement longitudinal des barres

L'espacement longitudinal maximal de barre peut être calculé à partir de l'espacement entre les revêtements et le diamètre des barres de traction et longitudinales.

Espacement longitudinal maximal des barres

14 in. - 2 (1,5 in.) - 2 (0,375 in.) - 3 (0,75 in.)2 = 4,00 in.

La valeur de 4,00 in inférieure à la valeur de 6 in requise selon 25.7.2.3 (a) de [1]

L'espacement longitudinal minimal de barre peut être calculé en se référant à la section 25.2.3 de [1], qui stipule que l'espacement longitudinal minimal pour les poteaux doit être au moins la valeur la plus élevée de (a) à (c).

(a) 1,5 in

(b) 1,5 db = 1,5 (0,75 in) = 1,125 in

(c) (4/3) db = (4/3) (1,00 in) = 1,33 in

Par conséquent, l'espacement longitudinal minimal de barre est égal à 1,50 in.

La longueur d'usinage (Ld) doit également être calculée par rapport à la section 25.4.9.2 de [1]. Cette valeur correspond à la valeur la plus élevé de (a) ou (b).

(a) Durée de développement

Ldc = fy · ψr50 · λ · f'c · db = 60,000 psi · 1.050 · 1.0 · 4000 psi · 0.75 in. = 14.23 in.

Où :

fy - Limite d'élasticité spécifiée pour les armatures non précontraintes

r - Facteur utilisé pour modifier la longueur de développement en fonction de l'armature de confinement

- Facteur de modification pour refléter les propriétés mécaniques réduites du béton léger par rapport au béton de poids normal de même résistance à la compression

f'c - Résistance à la compression

db - Diamètre nominal de la barre, du fil ou du toron de précontrainte

(b) Durée de développement

Ldc = 0.0003 · fy · ψr · db = 0,0003 · (60.000 psi) · (1,0) · (0,75 in.) = 13,5 in.

Où :

fy - Limite d'élasticité spécifiée pour les armatures non précontraintes

r - Facteur utilisé pour modifier la longueur de développement en fonction de l'armature de confinement

db - Diamètre nominal de la barre, du fil ou du toron de précontrainte

Dans cet exemple, (a) est la valeur la plus élevée donc Ldc = 14.23 in.

En s'appuyant sur la section 25.4.10.1 de [1], la longueur d'usinage est multipliée par le rapport de l'armature en acier requise sur l'armature en acier existante.

Durée de développement

Ldc = Ldc As, providedAs, required = (14.23 in.)1 ft.12 in.1.92 in.23.53 in.2 = 0.65 ft

Le poteau à tirants carrés a été entièrement calculé et sa section peut être visualisée sur la Figure 02 ci-dessous.

Comparaison avec RFEM

Une alternative au calcul manuel d'un poteau à tirants carrés consiste à utiliser le module complémentaire Concrete Design dans RFEM 6 et à effectuer la vérification selon la norme ACI 318-19 [1] . Le module additionnel déterminera les armatures requises pour résister aux charges appliquées sur le poteau. L'utilisateur doit ensuite ajuster manuellement la disposition des armatures pour obtenir les armatures affichées.

En se basant sur les charges appliquées pour cet exemple, RFEM 6 a déterminé une aire d'armature longitudinale requise de 3,24 in 2 . La longueur de développement calculée dans le module complémentaire Concrete Design est égale à 0,81 m. L'écart par rapport à la longueur de développement calculée ci-dessus à l'aide des équations analytiques est dû aux calculs non linéaires du programme, y compris le facteur partiel . Le facteur est le rapport des efforts internes ultimes et agissants tirés de RFEM. La longueur de développement dans le module complémentaire Concrete Design est obtenue en multipliant la valeur réciproque de gamma par la longueur déterminée à partir de 25.4.9.2 [1] . Cette longueur de développement et ces armatures peuvent être visualisées dans les Figures 03 et 04 respectivement.

L'aire d'armatures de cisaillement minimale requise (Av,min ) pour la barre dans le module complémentaire Concrete Design a été calculée comme étant de 0,14 pouce sur 2 barres avec un espacement minimum (smax ) de 12 pouces. La disposition des armatures de cisaillement requises est indiquée sur la Figure 05 ci-dessous.

Auteur

Alex Bacon, EIT

Alex Bacon, EIT

Ingénieur - support technique

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

Mots-clés

RFEM 6 Vérification du béton ACI 318-19 structures-en-béton Poteau en béton Vérification

Littérature

[1]   Dlubal Software. (2017). Manual RF-CONCRETE Members. Tiefenbach.
[2]   ACI 318-19, Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary

Liens

Laissez un commentaire...

Laissez un commentaire...

  • Vues 1580x
  • Mis à jour 15 septembre 2022

Contactez-nous

Contacter Dlubal

Avez-vous d'autres questions ou besoin de conseils ? Contactez-nous par téléphone, e-mail, chat ou forum ou trouvez des suggestions de solutions et des conseils utiles sur notre page FAQ disponible 24h/24 et 7j/7.

+33 1 78 42 91 61

[email protected]

Invitation à l'évènement

Salon BATIMAT 2022

Salon 3 octobre 2022 - 6 octobre 2022

Formation en ligne | Anglais

RFEM 6 | Formation sur les fonctions de base

Formation en ligne 7 octobre 2022 9:00 - 13:00 CEST

Formation en ligne | Français

RFEM 6 | Fonctions de base | GRATUIT

Formation en ligne 11 octobre 2022 9:00 - 12:00 CEST

Formation en ligne | Anglais

RFEM 6 | Étudiants | Introduction à la vérification de barre

Formation en ligne 12 octobre 2022 16:00 - 19:00 CEST

Formation en ligne | Anglais

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

Formation en ligne 18 octobre 2022 9:00 - 13:00 CEST

Formation en ligne | Anglais

RSECTION | Étudiants | Introduction à la théorie de la résistance

Formation en ligne 19 octobre 2022 16:00 - 17:30 CEST

Formation en ligne | Anglais

RFEM 6 | Étudiants | Introduction aux éléments finis

Formation en ligne 27 octobre 2022 16:00 - 19:00 CEST

Formation en ligne | Français

RFEM 6 | Étudiants | Introduction à la vérification du bois

Formation en ligne 28 octobre 2022 14:00 - 16:00 CEST

Formation en ligne | Français

RFEM 6 | Fonctions de base | GRATUIT

Formation en ligne 8 novembre 2022 9:00 - 12:00 CET

Formation en ligne | Anglais

RFEM 6 | Étudiants | Introduction à la vérification de l'acier

Formation en ligne 10 novembre 2022 16:00 - 17:00 CET

Formation en ligne | Anglais

sur l'Eurocode 3 | Structures en acier selon la DIN EN 1993-1-1

Formation en ligne 17 novembre 2022 9:00 - 13:00 CET

Formation en ligne | Anglais

RFEM 6 | Analyse dynamique et sismique selon l'EC 8

Formation en ligne 23 novembre 2022 9:00 - 13:00 CET

Formation en ligne | Anglais

RFEM 6 | Étudiants | Introduction à la vérification du bois

Formation en ligne 25 novembre 2022 16:00 - 17:00 CET

Formation en ligne | Anglais

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

Formation en ligne 8 décembre 2022 9:00 - 13:00 CET

Formation en ligne | Français

RFEM 6 | Fonctions de base | GRATUIT

Formation en ligne 13 décembre 2022 9:00 - 12:00 CET

Formation en ligne | Français

RFEM 6 | Étudiants | Introduction à la vérification du béton armé

Formation en ligne 30 septembre 2022 14:00 - 16:00 CEST

RFEM 6
Halle avec toit en arc

Programme de base

Le logiciel de calcul de structure RFEM 6 constitue la base du système modulaire d'une famille de programmes. Le logiciel de base RFEM 6 permet de définir la structure, les matériaux et les sollicitations de structures planes et spatiales composées de barres, plaques, voiles et coques. Le programme permet également de calculer des structures mixtes ainsi que des éléments solides et de contact.

Prix de la première licence
4 450,00 EUR
RFEM 6
Rendu des barres d'armatures

Vérification

Dans le module complémentaire Vérification du béton, différentes vérifications selon les normes internationales sont possibles. Vous pouvez effectuer des vérifications de barres, de surfaces et de poteaux, ainsi que des analyses de poinçonnement et de déformation.

Prix de la première licence
2 450,00 EUR