Flambement local des barres en flexion selon l'ADM 2020 dans RFEM 6

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

  • Base de connaissance

Article technique

Une section de barre en aluminium composée d'éléments élancés peut subir des ruptures par voilement local de ses semelles ou de son âme avant que la barre n'atteigne sa résistance maximale. Le module complémentaire Vérification de l'aluminium propose trois options pour déterminer la résistance nominale en flexion, Mnlb pour l'état limite de flambement local lors de la vérification selon l'ADM 2020 [1].

  • F.3.1 Méthode de la moyenne pondérée

Il s'agit de la méthode la plus couramment utilisée dans les exemples d'ADM et également de l'option par défaut dans RFEM 6. La méthode de la moyenne pondérée combine les résistances déterminées séparément pour chaque élément à l'aide de l'équation F.3-1 de l'ADM 2020 [1].

  • F.3.2 Méthode directe de résistance

Dans cette méthode, la résistance au voilement local de la section dans son ensemble est déterminée par une analyse qui inclut directement l'interaction des éléments. Cette méthode est la plus précise et la plus complète des trois.

  • F.3.3 Méthode de l'élément limite

Cette méthode limite la résistance en flexion de la barre en fonction de la résistance au voilement local la plus faible de tous les éléments. Cette méthode est souvent moins précise et plus prudente car elle ne prend pas en compte l'interaction entre les éléments.

Les trois méthodes utilisées dans la section F.3 pour déterminer les résistances au flambement local font référence aux sections B.5.4 et B.5.5. Ces sections comprennent la détermination de la résistance des éléments en compression uniforme et des éléments en compression en flexion. La résistance au voilement local dépend en outre du fait que l'élément repose sur un ou deux bords, ainsi que du rapport largeur/épaisseur b/t.

Comparaison des résultats de RFEM à l'aide des trois méthodes

La résistance au voilement local d'une poutre en aluminium dans l'exemple 3 de l'ADM est comparée aux résultats de RFEM à l'aide des trois méthodes décrites précédemment.

Une section AW 5 x 3,70 et un matériau 6061-T6 (B221) sont utilisés pour la poutre de 4,50 m de long. La poutre a un appui latéral continu et un espacement des appuis verticaux à 1,2 mètres au centre. Elle supporte une charge permanente uniforme de 4,50 k/pi (Figure 2).

Les propriétés de la section sont présentées dans la Figure 3.

Les contraintes de voilement local de la semelle et de l'âme sont nécessaires pour déterminer la résistance nominale en flexion de la barre.

Contrainte de flambement local de la semelle

La semelle (élément plat appuyé sur un bord) est en compression uniforme. Sa contrainte de voilement local est déterminée selon la section B.5.4.1.

Le rapport d'élancement, b/t est égal à [(3,5 in -0,19 in - 2*0,30 in)/2]/0,32 in = 4,234

Le facteur d'élancement λ1 = 6,7 peut être déterminé à l'aide de l'équation de la section B.5.4.1 ou directement du Tableau 2-19 de la Partie VI.

Comme b/t = 4,234 est inférieur à λ1 = 6,7, l'élasticité est l'état limite contrôlé. Par conséquent, la contrainte de compression uniforme Fc = Fcy = 35,0 ksi (Tableaux A.4.1 et A.4.3).

Contrainte de flambement local de l'âme

L'âme (élément plat reposant sur deux bords) est en compression due à la flexion. Sa contrainte de voilement local est déterminée selon la section B.5.5.1.

Le rapport d'élancement, b/t est égal à [(5,0 in -2*0,32 in -2*0,3 in)]/0,19 in = 19,789

Le facteur d'élancement λ1 = 33.1 peut être déterminé à l'aide de l'équation de la section B.5.5.1 ou directement du Tableau 2-19 de la Partie VI.

Comme b/t = 19,789 est inférieur à λ1 = 33,1, l'élasticité est l'état limite contrôlé. Par conséquent, la contrainte de compression en flexion, Fb = 1,5*Fcy = 1,5*35,0 ksi = 52,5 ksi (Tableau A.4.1 & Tableau A.4.3).

Les détails de la vérification dans RFEM 6 fournissent les équations et les références utilisées dans chaque méthode. Les résultats de chaque méthode peuvent être vérifiés facilement.

  • Résistance nominale en flexion, Mnlb selon la méthode de la moyenne pondérée F.3.1
  • Résistance nominale en flexion, Mnlb selon la méthode F.3.2 de la résistance directe
  • Résistance nominale en flexion, Mnlb selon la méthode de l'élément limite F.3.3

C'est la méthode utilisée dans l'exemple 3 [1]. La différence négligeable du rapport d'utilisation provient de la formule de poutre utilisée pour déterminer le moment fléchissant maximal requis.

Résumé

Dans cet exemple, les rapports de vérification de la méthode de la moyenne pondérée et de la méthode de résistance directe sont presque identiques (0,657 et 0,662). Et comme prévu, la méthode de l'élément limite est la plus prudente et présente le rapport de vérification le plus élevé (0,749).

Auteur

Cisca Tjoa, PE

Cisca Tjoa, PE

Ingénieur - support technique

Cisca est responsable du support technique à la clientèle et du développement continu des programmes pour le marché nord-américain.

Mots-clés

Flambement local Barres de flexion Vérification de l'aluminium

Littérature

[1]   Aluminum Design Manual 2020

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  • Mis à jour 1 septembre 2022

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