AISC 341-16 Vérification des barres de portiques résistants à la flexion dans RFEM 6

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

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Les trois types de portiques résistants à la flexion (ordinaire, intermédiaire, spécial) sont disponibles dans le module complémentaire Vérification de l'acier de RFEM 6. Le résultat de l'analyse sismique selon l'AISC 341-16 est divisé en deux sections : les exigences pour les barres et les exigences pour les assemblages.

Pour en savoir plus sur l'entrée « configuration de sismicité », consultez cet article : ko 001761 | Vérification de la sismicité selon l'AISC 341 dans RFEM 6.

Exigences pour les barres

Les vérifications suivantes pour les barres faisant partie du système résistant aux forces sismiques (SFRS) sont disponibles dans RFEM. Les clauses énumérées font référence aux dispositions antisismique de l'AISC 341-16 [1].

  • Limites largeur-épaisseur [Clause D1.1]
  • Stabilité du contreventement des poutres - Résistance et rigidité requises [Clauses D1.2a.1(b) pour l'IMF et D1.2b pour le SMF]
  • Contreventement de poutres de stabilité - Espacement maximal [Clauses D1.2a.1(c) pour l'IMF et D1.2b pour le SMF]
  • Contreventements de stabilité des poutres aux articulations - Résistance requise [Clause D1.2c.1(b)]
  • Résistance requise du poteau [Clause D1.4a]
  • Ratio d'élancement du poteau pour un assemblage non contreventé [Clause E3.4c.2b]

Limites largeur-épaisseur pour les exigences de ductilité

Les barres dans l'IMF sont désignées comme modérément ductiles selon la clause E2.5a. Les barres dans le SMF sont désignées comme des barres hautement ductiles selon la clause E3.5a.

Semelle de poteau

La semelle du poteau du SMF doit satisfaire les exigences de la clause D1.1 [1] de l'AISC pour les barres hautement ductiles. Cette vérification est représentée par l'EQ 1200 dans RFEM (Figure 1).

Âme du poteau

Le ratio largeur-épaisseur limite pour les âmes de barres hautement ductiles est déterminé à l'aide du cas de charge déterminant pour les charges axiales, comme stipulé dans la Clause D1.4a [1]. Le cas de charge déterminant est basé sur toutes les combinaisons de charges, y compris la CO de gravité seule, la CO avec une charge sismique standard et la CO avec une charge de sismicité de sur-résistance. Cette vérification est illustrée dans l'EQ 1100 de RFEM (Figure 2).

De la même manière que pour les poteaux, les vérifications largeur-épaisseur sont également effectuées pour les poutres.

Contreventement de stabilité des poutres

La résistance et la rigidité requises pour les contreventements de stabilité sont répertoriées dans l'onglet « Contreventement de stabilité par barre » sous « Exigences sismiques » (Figure 3). Ces valeurs peuvent être comparées à la résistance et à la rigidité disponibles calculées lors de la vérification des barres de contreventement intégrées à la poutre. Aucun détail de vérification n'est disponible (uniquement les références).

Deux valeurs différentes sont indiquées pour les résistances requises. La première valeur, Pbr, s'applique aux contreventements de stabilité situés à l'extérieur de l'emplacement de l'articulation plastique. Pbr est défini dans l'équation A-6-7 de l'Annexe 6 de l'AISC 360-16 [3] :

Stabilité du contreventement des poutres (résistance requise)

Pbr = 0.02·(Mr·Cdho)

Pbr Résistance requise pour les contreventements de stabilité
Mr Résistance en flexion de la poutre requise. Mr = Ry Fy Z/ αs [Équation D1-1 de l'AISC 341]
Cd Facteur de double courbure = 1,0 [AISC 341 Section D1.2a(b)]
ho Distance entre le centre de gravité de la semelle ho = d - tf

La deuxième valeur plus élevée, Pr, concerne spécifiquement les contreventements de stabilité à l'emplacement de l'articulation plastique. Elle est définie dans l'équation D1-4 de l'AISC 341-16 [1] :

Stabilité du contreventement des poutres (résistance requise à l'articulation plastique)

Pr = 0.06·Ry·Fy·Z/(αs·ho)

Pr Résistance requise du contreventement de la poutre de stabilité à l'emplacement de l'articulation plastique
Ry Rapport de la limite d'élasticité attendue sur la limite d'élasticité minimale définie
Fy Limite d'élasticité minimale définie
Z Module de section plastique efficace d'une section (ou d'une connexion) à l'emplacement de l'articulation plastique
αs Facteur d'ajustement du niveau de force LRFD-ASD = 1,0 pour LRFD et 1,5 pour ASD
ho Distance entre le centre de gravité de la semelle

La rigidité requise, βbr, est définie dans l'Équation A-6-8 de l'Annexe 6 :

Stabilité du contreventement des poutres (rigidité requise)

βbr =1Φ·(10·Mr·CdLbr·ho)  (LRFD)βbr =Ω·(10·Mr·CdLbr·ho)  (ASD)

βbr Rigidité requise du contreventement de la poutre de stabilité
Mr Résistance en flexion de la poutre requise
Cd Facteur de courbure double = 1,0
Lbr Espacement maximal des poutres de stabilité
ho Distance entre le centre de gravité de la semelle

L'espacement maximal des contreventements de stabilité doit être conforme aux exigences de la clause D1.2a.1(c) de l'AISC 341-16 pour l'IMF et de la clause D1.2b pour le SMF.

Contreventement de stabilité des poutres (espacement maximal)

Lbr = 0.19·ry·ERy·Fy  for IMFLbr = 0.095·ry·ERy·Fy  for SMF

Lbr Espacement maximal des poutres de stabilité
ry Rayon de giration autour de l'axe faible
E Module d'élasticité
Ry Rapport de la limite d'élasticité attendue sur la limite d'élasticité minimale définie
Fy Limite d'élasticité minimale définie

La vérification de l'espacement maximal est présentée avec les autres exigences de barre sous « Ratios de vérification des barres ». Le détail de la vérification est présenté dans l'EQ 2100 (Figure 4). La longueur contreventée Lb est la longueur efficace spécifiée pour le déversement (LTB).

Résistance requise du poteau

Tous les poteaux qui font partie du système résistant aux forces sismiques (SFRS) doivent être calculés avec les charges de sur-résistance. Dans de nombreux cas, l'effort normal amplifié n'a pas besoin d'être combiné avec les moments fléchissants concurrents. L'option permettant de négliger tous les moments fléchissants, le cisaillement et la torsion dans les poteaux pour l'état limite de sur-résistance est activée par défaut. Cette option peut être désactivée dans la « Configuration de sismicité ».

Pour les combinaisons de charges standard sans sur-résistance due à l'effet de charges sismiques, la charge combinée est vérifiée selon le chapitre H de l'AISC 360-16.

Pour les combinaisons de charges avec une charge sismique de sur-résistance, les chapitres F et H ne sont pas cochés lorsque l'option permettant de négliger tous les moments fléchissants, le cisaillement et la torsion dans les poteaux pour l'état limite de sur-résistance est activée. Dans l'exemple 4.3.2 du manuel de sismicité [2], le cas de contrôle des deux combinaisons de charges, standard et de sur-résistance, doit être considéré.

Les moments fléchissants résultant d'une charge appliquée entre les points d'appui latéral peuvent contribuer au flambement du poteau. Il est donc nécessaire de les considérer en même temps que les charges axiales en désactivant l'option permettant de négliger les moments.

Ratio d'élancement du poteau pour assemblage non contreventé

Pour les poteaux dans le SMF sans contreventement de barre au niveau de l'assemblage, le potentiel de flambement hors du plan doit être minimisé en limitant le ratio d'élancement L/r à 60, selon la clause E3.4c.2b [1]. Les assemblages non contreventés se produisent dans des cas particuliers, par exemple dans une ossature à deux étages sans plancher intermédiaire.

Dans tous les autres cas, l'option permettant de répondre à cette exigence peut être désactivée dans la « Configuration de sismicité ».

Les exigences pour les assemblages sont traitées dans l'article KB 001768 | AISC 341-16 Résistance d'assemblage de portiques résistants à la flexion dans RFEM 6.

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

Vérification de la sismicité AISC 341-16 Structure en acier Vérification acier Sismicité Coefficient de sur-résistance Contreventement de stabilité Portique résistant à la flexion

Littérature

[1]   AISC 341-16 Seismic Provisions for Structural Steel Building
[2]   AISC Seismic Design Manual, 3rd Edition
[3]   ANSI/AISC 360-16, Specification for Structural Steel Buildings

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  • Mis à jour 27 février 2024

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