Compression d'une barre bois perpendiculairement au fil selon NDS 2018 et CSA O86:19

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

  • Base de connaissance

Article technique

La possibilité d'assembler des barres plus petites au moyen d'un appui sur une barre de poutre plus grande est un scénario standard dans la construction de barres en bois. De plus, les conditions de fin de barre peuvent inclure une situation similaire dans laquelle la poutre est en appui sur un type d'appui. Dans les deux cas, la poutre doit être calculée en tenant compte de la capacité portante perpendiculaire au fil selon la NDS 2018 [1] (section 3.10.2) et la CSA O86:19 [2] (parties 6.5.6 et 7.5.9). Dans les logiciels de calcul de structure généraux, il n'est généralement pas possible d'effectuer cette vérification complète car la zone de portance est inconnue. Cependant, dans la nouvelle génération de RFEM 6 et du module complémentaire Vérification du bois, la fonctionnalité ajoutée « appuis de calcul » permet désormais aux utilisateurs de se conformer aux vérifications des appuis avec les normes NDS et CSA perpendiculaires au fil.

Limitations du logiciel

Dans tous les programmes de calcul aux éléments finis, y compris RFEM, chaque barre est représentée par un élément de ligne individuel situé au centre de gravité de la section. C'est ce qu'on appelle la vue de rendu filaire. La barre comprend des informations internes telles que les propriétés du matériau ainsi que les propriétés géométriques, notamment la largeur et la hauteur, à utiliser dans les calculs d'analyse et de vérification. Cependant, lorsque les barres sécantes sont modélisées, le programme ne dispose pas d'informations immédiates telles que l'orientation des barres sécantes les unes par rapport aux autres ou, dans le cas de barres s'appuyant les unes sur les autres, la zone de portance est inconnue. Le programme ne reconnaît que ces éléments de ligne connectés en un seul point nodal.

Lorsque de petites barres sont connectées à de plus grandes barres de poutre par appui vers le bas sur la face supérieure ou lorsque les barres sont soutenues à l'une ou l'autre de leurs extrémités ou sur la longueur par un type d'appui, la contrainte de barre perpendiculaire au fil doit être incluse dans les vérifications. Les vérifications des normes NDS, section 3.10.2 [1] et CSA O86, parties 6.5.7 et 7.5.9 [2], pour les appareils d'appuis perpendiculaires au fil nécessitent toutes les deux de connaître la zone de portance nette. En raison de cette exigence, les logiciels de calcul peuvent renoncer à des facteurs importants tels que le facteur de zone de portance, Cb, [1], la longueur de le facteur d'appui, KB, [2] ou la vérification est totalement ignorée.

La nouvelle fonctionnalité « appuis de calcul » de RFEM 6 permet désormais de définir ces informations et d'effectuer les vérifications complètes pour la contrainte de compression perpendiculaire au fil.

Flux de travail NDS 2018

Lors de la création d'une nouvelle définition d'appui de calcul, le Type doit être défini sur « bois ». Les données d'entrée correspondantes selon la norme NDS sont alors activées. La case Appui direct indique que ce type de définition sera utilisé pour la vérification de la compression perpendiculaire au fil. La Longueur de l'appui est définie par l'utilisateur et doit spécifier la longueur totale de la zone de portance. La Largeur de l'appui est définie automatiquement comme la largeur de la barre appropriée, mais peut être remplacée. L' Appui du côté indique si l'appui de portance est situé sur l'axe supérieur +z de la barre, l'axe inférieur -z ou les deux. La case Appui interne indique si le facteur Cb doit être appliqué à la valeur de calcul de la compression de la barre perpendiculaire au fil, Fc⟂ , basé sur la Sect. 3.10.4 [1]. Si cette option est cochée, un appui d'extrémité ne considérera pas Cb. La Valeur de calcul de la compression de la barre indiquée dans la NDS varie en fonction de la limite de déformation sélectionnée.

Une fois les informations d'entrée des appuis de calcul renseignées, les appuis de calcul peuvent être appliqués aux nœuds et aux barres appropriés sur la structure. Plusieurs appuis de calcul peuvent être nécessaires car différents scénarios de portance peuvent se produire à différentes positions. RFEM permet à l'utilisateur de définir un Nom défini par l'utilisateur pour plusieurs définitions d'appui de calcul en haut de la boîte de dialogue pour des applications plus rapides et plus pratiques.

La vérification de la section sera effectuée dans le module complémentaire Vérification du bois en considérant la Sect. 3.10.2 [1]. Avec une barre lamellé-collé, par exemple, la valeur de calcul ajustée de la compression perpendiculaire au fil, Fc⟂', est définie dans le Tableau 5.3.1 [1] avec l'équation suivante.

Valeur de calcul de la compression ajustée perpendiculairement au fil

F'c =Fc CM Ct Cb Kf φ

Où,

Fc⟂ = valeur de calcul de la compression de référence perpendiculaire au fil

CM = facteur de service humide

Ct = facteur de température

Cb = facteur de zone de portance

KF = facteur de conversion de format (LRFD uniquement)

φ = facteur de résistance (LRFD uniquement)

Le facteur Cb est défini plus en détail dans la Sect. 3.10.4 [1]. Cependant, Cb n'est applicable que si la Longueur de l'appui définie dans la définition de l'appui de calcul est inférieure à 6 pouces et supérieure à 3 pouces jusqu'à l'extrémité d'une barre. De plus, Cb n'est applicable que pour les appuis intérieurs qui doivent également être indiqués sous le type de définition comme indiqué ci-dessus. Si ces critères sont remplis, le module complémentaire Vérification du bois calcule et applique automatiquement Cb sur la base de l'équation suivante.

Facteur d'aire d'appui

Cb = lb+0.375lb

Où,

lb = mesure de la longueur portante parallèle au fil

Le rapport de vérification de section est déterminé par le rapport entre l'effort de compression demandé perpendiculaire au fil et la valeur de calcul ajustée de la compression perpendiculaire au fil. Toutes les variables NDS, les formules et les références de code sont indiquées directement dans les détails de vérification du module complémentaire Vérification du bois, fournissant des résultats clairs et traçables.

Flux de travail CSA O86:19

Lors de la vérification selon la norme CSA O86:19, le même flux de travail ci-dessus pour la NDS peut être suivi pour le type de définition d'appui de calcul. Il existe cependant quelques différences importantes avec la norme CSA. Une nouvelle option Vérification de la capacité portante critique déterminera si la charge de compression est appliquée à une distance du centre de l'appui égale à la profondeur, d, de la barre indiquée dans la Fig. 6.2 [2]. Si tel est le cas, la résistance pondérée en compression perpendiculaire au fil est réduite d'un facteur 2/3 comme indiqué dans la partie 6.5.6.3.1 [2] pour le bois de sciage et dans la partie 7.5.9.3.1 [2] pour le bois lamellé-collé. La zone de portance moyenne doit également être utilisée.

La Limite des contraintes élevées de flexion pour le facteur Kb est également définie dans le type de définition d'appui. La longueur du facteur portant, Kb, peut être appliquée à la résistance en compression si la zone de portance ne se trouve pas dans les positions de contraintes de flexion élevées indiquées à la partie 6.5.6.5(b) [2]. L'utilisateur peut définir le rapport entre le moment appliqué et le moment admissible pour qu'il soit considéré comme une zone en flexion élevée.

Avec une barre lamellée-collée, par exemple, la résistance pondérée en compression perpendiculaire au fil, Qr, est définie dans la partie 7.5.9.2 [2] avec l'équation suivante.

Résistance pondérée en compression perpendiculaire au fil

Qr=φ Fcp Ab Kb KZcp

Où,

Φ = 0.8

Fcp = fcp(KDKScpKT) où, fcp = résistance spécifiée en compression perpendiculaire au fil

Ab = zone de portance

KB = facteur de longueur de portance

KZcp = facteur de taille de portance

Le rapport de vérification de section est déterminé par le rapport entre la force de portance pondérée en fonction de la demande et la résistance pondérée en compression perpendiculaire au fil. Toutes les variables, formules et références de code de la norme CSA O86 sont indiquées directement dans les détails de vérification du module complémentaire Vérification du bois.

Résumé

Les contraintes de portance sont perpendiculaires au fil et font partie intégrante du calcul de la barre selon les normes NDS 2018 et CSA O86:19. La zone de portance est généralement une variable inconnue pour cette vérification lors de l'utilisation d'un logiciel de calcul général, car toutes les barres sont représentées par un élément de ligne interne connecté aux points nodaux uniquement. Cependant, la nouvelle fonctionnalité « appui de calcul » de RFEM 6 permet désormais aux utilisateurs de spécifier la longueur et la largeur de la zone de portance, ce qui ouvre la voie à des vérifications en compression perpendiculaires au fil, qui n'étaient pas possibles auparavant.

Auteur

Amy Heilig, PE

Amy Heilig, PE

PDG - Bureau des États-Unis
Ingénieur commercial et support technique

Amy Heilig est la directrice générale du bureau américain de Philadelphie, en Pennsylvanie. De plus, elle fournit une assistance commerciale et technique et continue de contribuer au développement des programmes Dlubal Software pour le marché nord-américain.

Mots-clés

Bois Appui de calcul Compression perpendiculaire au fil NDS AWC CSA CSA O86

Littérature

[1]   National Design Specification (NDS) for Wood Construction 2018 Edition
[2]   CSA O86:19, Engineering Design in Wood 

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  • Mis à jour 2 septembre 2022

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