L’interaction assemblage-structure (JSI) fait référence au comportement complexe qui se produit lorsque des éléments structuraux, notamment des barres en acier, sont connectés au niveau d’un assemblage. Cette interaction implique le transfert des forces (telles que les efforts normaux, les moments fléchissants, les efforts tranchants et les moments de torsion) entre les barres connectées et l’assemblage lui-même.
L’interaction assemblage structure souligne essentiellement l’influence de la rigidité des assemblages, tels que ceux des assemblages en acier, sur le comportement global de la structure. Comme les assemblages ne sont pas parfaitement rigides, ils peuvent se déformer sous charge, ce qui affecte la distribution des efforts internes, des moments et des déplacements dans le système. Par conséquent, il est essentiel de prendre en compte l’interaction assemblage structure avec précision pour une distribution précise des charges, pour éviter les défaillances potentielles de la structure et pour assurer la conformité de la structure aux codes de calcul et aux normes correspondants.
Pourquoi est-il important de considérer l’interaction assemblage-structure ?
1. Distribution de charge précise
L’objectif fondamental de la considération de l’interaction assemblage structure dans la modélisation et le calcul est la distribution précise des efforts sur la structure. Lorsque le comportement de l’assemblage n’est pas correctement pris en compte, les efforts transférés entre les barres connectées peuvent être mal calculés, ce qui entraîne des résultats incorrects. Par exemple, la vérification d’un assemblage poutre-poteau doit considérer comment l’effort normal dans le poteau et le moment fléchissant dans la poutre sont transmis à travers l’assemblage. Ignorer cette interaction peut entraîner une surestimation ou une sous-estimation des efforts dans les barres adjacentes, ce qui peut rendre la structure dangereuse.
2. Stabilité et sécurité de la structure
En s’appuyant sur le point précédent, les assemblages ont une influence critique sur la distribution des efforts latéraux et des moments. Une représentation précise du comportement des assemblages est essentielle pour la résistance de la structure à l’instabilité, telle que les flèches excessives ou le flambement. L’interaction assemblage-structure devient capitale pour les charges dynamiques ou sismiques, car elle a un impact considérable sur la stabilité de l’ensemble de la structure. Dans les portiques résistants aux moments, la capacité des assemblages à transférer les efforts de rotation est particulièrement importante. Ne pas considérer correctement ces interactions peut entraîner des ruptures d’assemblage graves et affecter l’intégrité de la structure.
3. Optimisation de l’utilisation du matériau
Une modélisation appropriée des interactions assemblage-structure permet d’optimiser l’utilisation des matériaux en assurant que les assemblages et les barres connectées sont calculés avec une capacité suffisante, mais pas sur-calculés. La surestimation des efforts dans un assemblage peut entraîner des assemblages plus grands et plus chargés que nécessaire, ce qui entraîne une augmentation des coûts de matériau. Par ailleurs, la sous-estimation des efforts peut rendre la structure dangereuse. La recherche du bon équilibre réduit la consommation de matériaux et les coûts de construction.
4. Conformité au code
Les codes de calcul, tels que ceux fournis par l’Eurocode, l’AISC et d’autres normes régionales, nécessitent des considérations spécifiques pour le comportement des assemblages dans différentes conditions de charge. Ces normes fournissent des lignes directrices pour le calcul et les tests des assemblages dans les structures en acier afin de garantir leur sécurité et leurs performances. Ignorer les interactions assemblages-structures peut entraîner des non-conformités avec les normes, ce qui peut entraîner des défaillances structurelles, des réparations coûteuses, voire des problèmes juridique.
Considérer l’interaction assemblage-structure dans RFEM 6
Dans RFEM 6, l’interaction assemblage-structure peut être modélisée efficacement à l’aide du module complémentaire Assemblages acier, qui fournit une méthode efficace et précise pour simuler des assemblages en acier semi-rigides. Pour l’activer, accédez à la configuration pour l’analyse de rigidité des assemblages (étape 1 sur la Figure 2) et activez l’interaction assemblage-structure en sélectionnant l’option « Générer les articulations dans le modèle global » (étape 2 sur la Figure 2).
Une fois cette option activée, assurez-vous que les paramètres de l’analyse de rigidité pour les barres associées de l’assemblage sont configurés correctement (voir la Figure 3). Confirmez vos paramètres en cliquant sur « OK » pour continuer.
Ces articulations sont intégrées dans le modèle global avant d’effectuer les calculs d’effort interne, et ce n'est qu’une fois ces calculs terminés qu’elles sont incluses dans les analyses ultérieures. Ce processus garantit que l’interaction entre les assemblages et le reste de la structure est correctement prise en compte dans les calculs finaux.
Pour vérifier l’effet de cette configuration, vous pouvez comparer les résultats des modèles avec et sans interaction assemblage-structure. La Figure 4 montre les résultats du modèle avec les assemblages en acier intégrés, en considérant l’interaction avec la structure, tandis que la Figure 5 affiche les résultats du modèle sans considérer l’interaction assemblage-structure. La différence entre les deux modèles souligne l’importance et les avantages de correctement prendre en compte l’interaction assemblage-structure dans le processus de vérification.
De plus, vous pouvez vérifier les résultats de l’analyse de rigidité, comme le montre la Figure 6, pour examiner les valeurs de rigidité obtenues. Cela vous permet de vérifier l’exactitude des calculs de rigidité et de vous assurer que l’interaction assemblage-structure est représentée correctement dans le modèle.
Conclusion
L’interaction assemblage-structure est un aspect essentiel du calcul des structures acier. Il est possible de modéliser et de comprendre correctement cette interaction afin d’assurer que la structure soit sûre, stable et conçue de manière optimale.
Le module complémentaire Assemblages acier pour RFEM 6 offre un outil puissant pour simuler l’interaction assemblage-structure, offrant ainsi aux ingénieurs une approche de modélisation plus précise et réaliste. Cette méthode évite d’avoir à saisir manuellement les valeurs de rigidité, ce qui permet aux utilisateurs de se concentrer sur le calcul global de leurs structures. Grâce à cette méthode de travail simplifiée, les ingénieurs peuvent s’appuyer sur une représentation précise du comportement des assemblages dans leurs modèles, minimisant l’incertitude généralement associée aux approximations ou aux modèles d’assemblage simplifiés. Les ingénieurs bénéficient ainsi de vérifications plus efficaces, d’une optimisation de l’utilisation des matériaux et de la confiance nécessaire pour s'occuper du comportement complexe des assemblages.