AISC 341-16 Résistance d'assemblage de portiques résistants à la flexion dans RFEM 6

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

  • Base de connaissance

Article technique

Cet article traite de la résistance requise de l'assemblage.

Pour en savoir plus sur les exigences pour les barres, consultez cet article : KB 001767 | AISC 341-16 Vérification des barres de portiques résistants à la flexion dans RFEM 6.

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 assemblages

Les « exigences pour la sismicité » incluent la résistance requise en flexion et la résistance au cisaillement requise de l'assemblage poutre-poteau. Elles sont répertoriées dans l'onglet « Assemblage de portiques résistants à la flexion par barre ». Les détails de vérification ne sont pas disponibles pour la résistance de l'assemblage. Cependant, les équations et les références aux normes sont répertoriées. Les symboles et définitions sont résumés dans le tableau ci-dessous (Figure 1).

Manuel pour la vérification de la sismicité selon l'AISC - Exemple 4.3.7 Vérification des assemblages SMF avec plaque à semelle boulonnée (BFP)

Par souci de simplicité, le modèle de RFEM n'est composé que d'un seul portique au lieu de l'ensemble du bâtiment présenté dans l'exemple AISC (Figure 2). Charge de gravité sur la poutre = 1,15 kip/ft.

La numérotation des étapes dans cet exemple suit la procédure de calcul pas à pas décrite dans la clause 7.6 de l'AISC 358-16 [3].

Étape 1. Calculer le moment maximal probable à l'emplacement de l'articulation plastique, Mpr

Moment maximal probable

Mpr = Cpr·Ry·Fy·ZeMpr = 1.15·1.1·50 ksi·200 in3Mpr = 12650 kip·in

Mpr Moment maximal probable à l'articulation plastique
Cpr Facteur pour tenir compte de la résistance maximale de l'assemblage (écrouissage) selon AISC 358.
Cpr = (Fy +Fu )/(2Fy ) 1,2
Ry Rapport de la limite d'élasticité attendue à la limite d'élasticité minimale spécifiée
Fy Limite d'élasticité minimale définie
Ze Section plastique efficace module de section à l'articulation plastique

Les étapes 2 à 5 contiennent les exigences relatives aux boulons et n'entrent pas dans le cadre du module complémentaire Vérification de l'acier.

Étape 6. Calculer les efforts tranchants à l'emplacement de l'articulation plastique de la poutre, Vpr + Vg

Efforts tranchants au niveau de l'articulation plastique

Vpr+Vg = 2·MprLh + wu·Lh2Vpr+Vg = 2·12650 kip·in299.8 in + 1.15 kipft·299.8 in2Vpr+Vg = 84.4 kips + 14.4 kipsVpr+Vg = 98.8 kips

Vpr Cisaillement requis pour produire le moment maximal probable au niveau de l'articulation plastique
Vpr = 2Mpr/Lh
Vg Cisaillement dû aux charges de gravité à l'emplacement de l'articulation plastique
Vg = wu Lh/2

Mpr Moment maximal probable à l'emplacement de l'articulation plastique
Lh Distance entre les emplacements des articulations plastiques
Lh = Lpoutre - dc - 2Sh = 360,0 in - 15,20 in - 2*22,50 in = 299,8 in
Lh est égal à Lcf (longueur libre de poutre) lorsque l'emplacement de l'articulation plastique est omis
wu Charges de pesanteur sur la poutre

Étape 7. Déterminer le moment attendu sur la face de la semelle du poteau, Mf

Moment attendu sur la face du poteau

Mf = Mpr + MextraMf = Mpr + (Vpr+Vg)ShMf = 12650 kip·in + 98.8 kips22.50 inMf = 14872 kip·in

Mf Moment attendu à la face du poteau
Mpr Moment maximal probable à l'emplacement de l'articulation plastique
Mextra Moment supplémentaire à partir de l'effort tranchant à l'emplacement de l'articulation plastique
Vpr + Vg Efforts tranchants à l'emplacement de l'articulation plastique
Sh Distance entre la face du poteau et l'emplacement de l'articulation plastique

L'équation ci-dessus néglige la charge de gravité sur la petite partie de la poutre entre l'articulation plastique et la face du poteau (1,15 kip/ft*1,875 ft = 2,16 kips*22,5 in = 48,6 k-in). Cette valeur peut être incluse [3].

Étape 14. Déterminer la résistance au cisaillement requise sur la face du poteau, Vu

La résistance au cisaillement requise à la face du poteau est utilisée pour vérifier l'assemblage en cisaillement âme-poteau (plaque unique) de la poutre.

Résistance au cisaillement requise sur la face du poteau

Vu =Vpr + Vg (at face of column) Vu = 2·MprLh + wu·Lcf2Vu = 84.4 kips + 1.15 kipft·344.8 in2Vu = 84.4 kips + 16.5 kipsVu = 100.9 kips

Vu Résistance au cisaillement requise à la face du poteau
Vpr _ Cisaillement requis pour produire le moment maximal probable à l'emplacement de l'articulation plastique

Vg (face au poteau) Cisaillement dû aux charges de gravité sur la face du poteau
wu Charges de pesanteur sur la poutre
Lcf ... Longueur libre de la poutre
Lcf = Lpoutre - dc = 360,0 in - 15,2 in = 344,8 in

Pour être plus précis, le calcul ci-dessus montre que Vg est pris sur la face du poteau plutôt que sur la ligne centrale (comme le montre l'exemple AISC [2]). La petite différence est visible dans les diagrammes de cisaillement (Figure 3).

Les valeurs obtenues à partir des formules ci-dessus peuvent être comparées au résultat produit par RFEM dans les « Exigences pour la sismicité » (Figure 1). Les petits écarts sont dus aux arrondis. Le résultat peut également être inclus dans le rapport d'impression (Figure 4).

Les procédures détaillées pour le calcul des boulons, des plaques à semelle, des plaques simples, des plaques de continuité et des plaques de renfort ne font pas partie de cette champ d'application. Les étapes pour ces vérifications ont donc été omises dans cet article.

Les exigences pour les moments et le cisaillement basées sur le scénario le plus défavorable des combinaisons de charges de sur-résistance, ΩoM and ΩoV sont également répertoriées. Pour la vérification de portiques résistants à la flexion (OMF), les aspects potentiellement limitants pour la résistance des assemblage incluent la charge sismique en sur-résistance [Manuel d'analyse sismique selon l'AISC, clause 4.2(b)]

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 Assemblage Vérification des assemblages OMF IMF SMF

Littérature

[1]   AISC 341-16 Seismic Provisions for Structural Steel Building
[2]   AISC Seismic Design Manual, 3rd Edition
[3]   AISC 358-16 Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications

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  • Mis à jour 28 février 2024

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