Appuis nodaux

La structure évacue ses charges par les appuis vers les fondations. Sans appui, tous les nœuds seraient libres et leurs déplacements et rotations ne seraient pas entravés. Pour qu'un nœud agisse comme appui, au moins un des degrés de liberté doit être bloqué ou limité par un ressort. De plus, le nœud doit faire partie d'une surface ou d'une barre.

Les déformations imposées d'un nœud ne sont possibles que pour les nœuds convenablement supportés.

Si vous souhaitez attribuer des propriétés non linéaires à un appui nodal, vous pouvez définir des critères de défaillance pour les efforts de traction ou de compression, la rupture et le fluage ou des diagrammes de travail et de rigidité.

Le symbole de nom d'un appui nodal personnalisé identifie les degrés de liberté maintenus. Les types d'appuis suivants sont prédéfinis :

• Articulé
• Fixe
• Déplaçable
• Déplaçable en X‘
• Déplaçable en Y'

Général

L'onglet Général gère les paramètres élémentaires de l'appui.

Système de coordonnées

Chaque appui nodal possède un système de coordonnées local. Il est par défaut aligné parallèlement aux axes globaux X, Y et Z. Si vous avez créé un système de coordonnées personnalisé ou si vous en définissez un avec le bouton , vous pouvez également utiliser ce système de référence.

Conditions aux appuis

Les conditions aux appuis sont divisées en degrés de liberté 'translationnels' et 'rotationnels'. Les premiers décrivent les appuis dans la direction des axes de l'appui, les seconds les encastrations autour de ces axes.

Pour définir un appui ou un encastrement, cochez la case correspondant à l'axe concerné. La coche symbolise que le degré de liberté est bloqué et que le déplacement ou la rotation du nœud dans ou autour de la direction correspondante n'est pas possible.

S'il n'y a pas d'appui ou d'encastrement, décochez la case correspondante. La constante du ressort de translation ou de rotation est alors mise à zéro. Vous pouvez à tout moment adapter la 'Constante de ressort' pour modéliser un appui nodal élastique. Saisissez les rigidités de ressort comme valeurs de calcul.

Dans la colonne Non-linéarité, vous pouvez contrôler de manière ciblée la transmission des efforts internes pour chaque composant. Selon le degré de liberté, des entrées appropriées sont disponibles dans la liste des non-linéarités.

Les appuis à effet non linéaire sont représentés dans le graphique avec une couleur différente.

Défaillance si force/moment d'appui négatif ou positif

Cela vous permet de contrôler facilement si l'appui ne peut reprendre que des forces ou moments positifs ou négatifs : si une force ou un moment agit dans la direction interdite, ce composant de l'appui tombe en panne. Les autres maintiens et encastrations restent en vigueur.

Les directions 'négatif' et 'positif' se réfèrent aux forces ou moments introduits dans l'appui nodal par rapport aux axes respectifs (donc pas les forces de réaction du côté de l'appui). Les signes résultent de la direction des axes globaux : si l'axe Z global est dirigé vers le bas, par exemple, le cas de charge « Poids propre » entraîne une force d'appui positive P_Z.

Défaillance totale si force/moment d'appui négatif ou positif

Contrairement à la défaillance d'un seul composant décrite ci-dessus, l'appui tombe complètement en panne dès que le composant est inactif.

Si vous sélectionnez une autre non-linéarité, vous pouvez définir les paramètres dans les onglets Activité partielle, Diagramme ou Frottement.

Options

Les cases à cocher de cette section vous permettent de définir d'autres propriétés de l'appui nodal. Selon la sélection, les onglets Direction spécifique ou Rigidité au moyen d'un poteau fictif sont ajoutés. Si le module complémentaire « Vérification du béton » est activé, une autre case à cocher est disponible pour définir les Dimensions de l'appui.

Direction spécifique

L'onglet Direction spécifique permet de faire pivoter l'appui. Ainsi, vous n'avez pas besoin de créer un système de coordonnées personnalisé.

Type de direction

Plusieurs possibilités sont disponibles pour l'orientation de l'appui : vous pouvez faire pivoter l'appui autour des axes d'appui X', Y' et Z', l'aligner sur un ou deux nœuds ou l'orienter parallèlement à une barre ou à une ligne. Vous pouvez sélectionner graphiquement les objets à l'aide du bouton .

Rigidité au moyen d'un poteau fictif

L'onglet Rigidité au moyen d'un poteau fictif est notamment recommandé pour les appuis ponctuels de structures 2D. Vous pouvez y déterminer les constantes de ressort de l'appui à partir des paramètres d'un poteau qui n'est pas représenté dans le modèle. De plus, comme un appui ponctuel ne reflète que de manière rudimentaire les conditions dans la zone de la tête de poteau, des macro-éléments de poteau spéciaux sont disponibles. À partir des conditions aux limites, RFEM détermine les rigidités de ressort de l'appui. Cela permet une modélisation réaliste sans les effets de singularité qui se produiraient avec un appui fixe en un seul nœud EF.

Paramètres

Trois approches sont disponibles comme 'Modèle d'appui'. Elles sont chacune symbolisées dans le graphique du dialogue.

• Avec le modèle « Fondations de surface », une surface est extraite aux dimensions du poteau et posée sur fondation élastique. Les modules de réaction du sol sont déterminés à partir des données géométriques et de matériau du poteau.
• Avec le modèle « Appui nodal élastique », une surface est extraite et supportée de manière ponctuelle. L'appui est équipé de ressorts de translation et de rotation qui résultent des données géométriques et de matériau du poteau. Pour prendre en compte la rigidité en flexion plus élevée dans la zone du poteau, la surface est doublée en interne.
• Le modèle « Appui nodal avec maillage EF adapté » correspond à l'appui nodal élastique, mais aucun ressort n'est appliqué aux appuis ponctuels.

Saisissez les données du poteau nécessaires pour la détermination des rigidités de ressort. La géométrie de la « Tête de poteau » peut être décrite comme rectangulaire ou circulaire, éventuellement avec une rotation du poteau.

La « Hauteur du poteau » influe sur les constantes des ressorts de translation et de rotation.

Section et matériau du poteau

Pour la détermination des rigidités de ressort, les caractéristiques de section et de matériau du poteau sont nécessaires. Si le poteau n'est pas « Identique à la tête de poteau » (c'est-à-dire ni rectangulaire ni circulaire), vous pouvez sélectionner dans la liste la section de poteau appropriée ou en définir une nouvelle.

Sélectionnez le « Matériau du poteau » dans la liste. Avec les boutons et , vous pouvez créer un nouveau matériau.

Conditions du poteau

Le type d'appui à la tête du poteau et au pied du poteau est intégré dans la détermination des ressorts de translation et de rotation. Les possibilités suivantes sont disponibles dans la liste :

• Articulé
• Souple
• Rigide

Avec l'option « Souple », vous pouvez indiquer en pourcentage le degré d'encastrement au pied du poteau.

La « Rigidité en cisaillement » du poteau est prise en compte par défaut lors de la détermination des rigidités.

Ressorts d'appui dus au poteau fictif

Cette section liste les constantes des ressorts d'appui qui résultent des propriétés géométriques et de matériau du poteau. Les valeurs sont transférées dans l'onglet « Général ».

Dimensions de l'appui

Les dimensions de l'appui sont nécessaires pour la détermination de la surface d'introduction de charge lors de la vérification de la résistance au poinçonnement. Cet onglet n'est donc accessible que si le module complémentaire Vérification du béton est activé.

Définissez pour chaque composant de l'appui translationnel le « Type » qui décrit la forme de la surface d'appui – rectangulaire ou circulaire. Vous pouvez ensuite définir dans les autres colonnes la géométrie de l'appui par les longueurs ou le diamètre.

Activité partielle

L'Activité partielle d'un composant d'appui est disponible comme propriété non linéaire de l'appui (voir image Sélectionner la non-linéarité de l'appui).

Définissez l'effet de l'appui pour la « Zone négative » ainsi que pour la « Zone positive ». La convention de signes est expliquée dans la section Défaillance. Différents critères pour l'activité de l'appui sont disponibles dans la liste « Type ».

• Complète : Le composant de l'appui est entièrement actif.
• Fixe à partir du déplacement/rotation de l'appui : La rigidité du ressort de translation ou de rotation n'est active que jusqu'à un certain déplacement ou rotation. En cas de dépassement, un appui fixe ou un encastrement devient actif.
• Rupture à partir de la force/moment d'appui : L'appui n'est actif que jusqu'à une certaine force ou un certain moment. En cas de dépassement, l'appui tombe en panne.
• Fluage à partir de la force/moment d'appui : L'appui n'est actif que jusqu'à une certaine force ou un certain moment. En cas de dépassement, les déformations augmentent, mais plus les contraintes.
• Défaillance : Le composant de l'appui n'est pas actif.

La plupart des types d'appuis sont combinables avec un « Glissement », de sorte que l'appui ne devient actif qu'après un certain déplacement ou rotation.

Diagramme

Le Diagramme d'un composant d'appui est disponible comme propriété non linéaire de l'appui (voir image Sélectionner la non-linéarité de l'appui).

Définissez dans la colonne « Déplacement » ou « Rotation » le nombre de points de définition du diagramme de travail avec les valeurs correspondantes. Dans la colonne « Force » ou « Moment », vous pouvez ensuite attribuer les valeurs d'abscisse des déplacements ou rotations aux forces ou moments d'appui.

Pour le « Début du diagramme » et la « Fin du diagramme », les critères suivants sont disponibles :

• Rupture : L'appui n'est actif que jusqu'à la valeur maximale de la force ou du moment. En cas de dépassement, l'appui tombe en panne.
• Fluage : L'appui n'est actif que jusqu'à la valeur maximale de la force ou du moment. En cas de dépassement, les déformations augmentent, mais plus les contraintes.
• Continu : Au-delà du domaine de définition, la constante de ressort de la dernière étape est appliquée.
• Butée : La déformation admissible est limitée à la valeur maximale du déplacement ou de la rotation. En cas de dépassement, un appui fixe ou un encastrement devient actif.

Diagramme de rigidité

Le Diagramme de rigidité d'un composant d'appui est disponible comme propriété non linéaire d'un appui rotationnel.

Définissez d'abord dans la liste « Rigidité dépendante de » (en bas de l'onglet) le composant de la force d'appui dont dépend la rigidité de ressort. L'option |P| représente la force d'appui résultante.

Définissez ensuite dans la colonne « Force » le nombre de points de définition du diagramme de travail avec les valeurs caractéristiques correspondantes. Dans la colonne « Ressort », vous pouvez ensuite attribuer les constantes de ressort respectives.

Pour le « Début du diagramme » et la « Fin du diagramme », les critères suivants sont disponibles :

• Rupture : L'appui n'est actif que jusqu'à la valeur maximale de la force. En cas de dépassement, l'appui tombe en panne.
• Fluage : L'appui n'est actif que jusqu'à la valeur maximale de la force. En cas de dépassement, les déformations augmentent, mais plus les contraintes.
• Continu : Au-delà du domaine de définition, la constante de ressort de la dernière étape est appliquée.

Frottement

Dans la liste « Non-linéarité », quatre possibilités sont disponibles pour définir le Frottement de l'appui translationnel en fonction d'un autre composant d'appui (voir image Sélectionner la non-linéarité de l'appui).

Les forces d'appui transmises sont mises en relation avec les efforts de compression agissant dans une autre direction. Selon la sélection dans l'onglet « Général », le frottement dépend d'une seule force d'appui ou de la force totale de deux forces d'appui agissant simultanément. La relation suivante existe entre la force d'appui et la force de frottement :

La FAQ 003537 explique comment le frottement peut être pris en compte sur un appui nodal.

Le modèle de poteau suivant montre un appui dans lequel les efforts horizontaux sont repris par frottement. Les efforts horizontaux ne doivent toutefois pas dépasser 10 % de l'effort vertical. Dans le CF 1, cette condition est respectée. Dans le CF 2, le modèle devient instable car la charge horizontale est trop grande.

Articulation d'échafaudage

L'Articulation d'échafaudage est disponible comme propriété non linéaire de l'appui pour les degrés de liberté rotationnels φ_X et φ_Y. Elle vous permet de définir des appuis d'échafaudage pour des structures temporaires telles que des échafaudages de travail ou des étais de construction.

Dans l'onglet « Articulation d'échafaudage », vous pouvez définir le diagramme de travail M-φ. Les paramètres sont décrits plus en détail dans la fonctionnalité du produit Appuis d'échafaudage.