Vérification des portiques contreventés selon l'AISC 341 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

La vérification d'un cadre à contreventement concentrique ordinaire (OCBF) et d'un cadre à contreventement concentrique spécial (SCBF) peut être effectuée dans le module complémentaire Vérification de l'acier de RFEM 6. Le résultat de la vérification de la sismicité selon l'AISC 341-16 et l'AISC 341-22 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 sections énumérées font référence aux dispositions antisismique selon l'AISC 341-16/22 [1].

  • Limites largeur-épaisseur [Clauses D1.1 et F1.5a]
  • Contreventement de stabilité des poutres SCBF - Résistance et rigidité requises [Clauses F2.4b et D1.2a.1(b)]
  • Contreventement de stabilité des poutres SCBF - Espacement maximal [Clauses F2.4b et D1.2a.1(c)]
  • Résistance requise du poteau [Clause D1.4a]
  • Rapport d'élancement du contreventement [Clauses F1.5b pour OCBF et F2.5b(a) pour un SCBF]

Limites largeur-épaisseur pour les exigences de ductilité

Les contreventements dans l'OCBF sont désignés comme des barres modérément ductiles selon la clause F1.5a. Toutes les barres (contreventements, poutres, poteaux) du système SCBF sont désignées comme des barres hautement ductiles selon la clause F2.5a.

Les contreventements dans l'OCBF doivent être conformes aux exigences de la clause D1.1 de l'AISC pour les barres modérément ductiles. En tant qu'exception selon la clause F1.5a, les contreventements dans les portiques en traction seulement avec Lc/r supérieur à 200 n'ont pas besoin d'être conformes à l'exigence de ductilité. Cette vérification est représentée par l'EQ 1300 dans RFEM (Figure 1).

Remarque : Les portiques en traction seulement ne sont pas autorisés dans un système SCBF selon la clause F2.4d.

Contreventement de stabilité des poutres dans un SCBF

Les exigences relatives au contreventement de stabilité ne s'appliquent qu'aux poutres des portiques à contreventement en V et en-V inversé selon la clause F2.4b [1]. La résistance et la rigidité requises pour les contreventements de stabilité sont répertoriées dans l'onglet « Contreventement de stabilité par barre » sous « Exigences pour la sismicité » (Figure 2). 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).

La résistance requise, Pbr, est définie dans l'équation A-6-7 de l'Annexe 6 de l'AISC 360-16/22 [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

Remarque : Pr n'est pas applicable aux cadres contreventés.

La rigidité requise, βbr, est définie dans l'équation A-6-8 de l'appendice 6 de l'AISC 360-16/22 [3] :

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 section F2.4b de l'AISC 341-16/22, qui se réfère à la section D1.2a.1(c) :

Contreventement de stabilité des poutres pour SCBF (espacement maximal)

Lbr = 0.19·ry·ERy·Fy  (AISC 341-16)Lbr = 0.17·ry·ERy·Fy  (AISC 341-22)

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 dans les Ratios de vérification sur les barres. La longueur contreventée Lb est la longueur efficace spécifiée pour le déversement. Le détail de la vérification est présenté dans l'EQ 2100 (Figure 3).

Résistance requise du poteau

Tous les poteaux qui font partie du système résistant aux forces sismiques (SFRS) doivent être calculés avec des 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 360-16/22.

Pour les combinaisons de charges avec une charge sismique de sur-résistance, le chapitre H n'est pas appliqué 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. L'exemple 4.3.2 du manuel d'analyse de sismicité [2] montre le calcul à l'aide du cas de contrôle des deux combinaisons de charges, standard et en sur-résistance.

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 (Figure 4).

Rapport d'élancement du contreventement

Pour les contreventements en V ou en-V inversé dans un OCBF, le rapport d'élancement Lc/r doit être inférieur ou égal à 4*√(E/Fy ) selon la clause F1.5b [1]. L'objectif est de limiter les efforts déséquilibrés qui se produisent dans les barres de l'ossature après le flambement des contreventements. Cette vérification est représentée par l'EQ 3300 dans RFEM (Figure 5).

Pour les contreventements en configuration X, l'option permettant de répondre à cette exigence peut être désactivée dans la « Configuration de sismicité ».

Pour les contreventements dans un SCBF, le ratio d'élancement Lc/r doit être inférieur ou égal à 200, selon la clause F2.5b(a) [1]. Cette vérification est représentée par l'EQ 3310 dans RFEM (Figure 6).

Exigences pour les assemblages

Les exigences sismiques comportent la résistance en traction requise de l'assemblage et la résistance en compression requise de l'assemblage. Elles sont répertoriées dans l'onglet Connexion contreventée par barre (Figure 7). Les détails de vérification ne sont pas disponibles pour les résistances d'assemblage. Cependant, les équations et les références aux normes sont répertoriées dans le tableau.

Les symboles et définitions sont affichés dans les formules suivantes :

Résistance en traction de la connexion de contreventement requise (OCBF & SCBF)

Ry·Fy·Ag/αs

Ry Rapport de la limite d'élasticité attendue sur la limite d'élasticité minimale définie
Fy Limite d'élasticité minimale définie
Ag Aire brute du contreventement
αs Facteur d'ajustement du niveau de force LRFD-ASD = 1,0 pour LRFD et 1,5 pour ASD

Connexion de contreventement requise résistance en compression

1.1·Fcre·Ag/αs      for OCBF (341-16)1.14·Fcre·Ag/αs    for SCBF (341-16 & 341-22)Fne·Ag/αs                for OCBF (341-22)

Fcre Contrainte critique de flambement de la section E de l'AISC 360-16 en utilisant la limite d'élasticité attendue, Ry Fy
Ag Aire brute du contreventement
αs Facteur d'ajustement du niveau de force LRFD-ASD = 1,0 pour LRFD et 1,5 pour ASD
Fne Contrainte nominale de la section E de l'AISC 360-22 en utilisant la limite d'élasticité attendue, Ry Fy

Remarque : La vérification à capacité limitée basée sur les résistances de contreventement prévues sera disponible dans la prochaine version.

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

Analyse sismique AISC 341-16 Bâtiment en acier Vérification de l'acier Sismicité Coefficient de sur-résistance Contreventement de stabilité Portique contreventé AISC 341-22 AISC 341

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
[4]   AISC 341-22. Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. (2022). American Institute of Steel Construction.
[5]   ANSI/AISC 360-22, Specification for Structural Steel Buildings

Liens

Laissez un commentaire...

Laissez un commentaire...

  • Vues 773x
  • Mis à jour 28 février 2024

Contactez-nous

Contacter Dlubal

Vous avez d'autres questions ou besoin de conseils ? Contactez-nous par téléphone, e-mail, chat ou via le forum, ou consultez notre FAQ, disponible 24h/24 et 7j/7.

+33 9 80 40 58 20

[email protected]

RFEM 6
Halle avec toit en arc

Programme de base

La nouvelle génération de logiciels aux éléments finis est utilisée pour le calcul de structures composées de barres, de surfaces et de solides.

Prix de la première licence
4 650,00 EUR
RFEM 6

Steel Design for RFEM 6

Vérification

Le module complémentaire Vérification de l'acier permet d'effectuer les vérifications à l'état limite ultime et à l'état limite de service des barres en acier selon diverses normes.

Prix de la première licence
2 850,00 EUR