L'onglet Base gère les paramètres élémentaires de barre. Si vous cochez une case dans la section « Options », un autre onglet de dialogue est généralement ajouté. Vous pouvez y définir les détails respectifs.
Type de barre
Le type de barre contrôle de quelle manière les efforts internes peuvent être repris ou quelles propriétés sont supposées pour la barre. La liste propose différents types de barres.
Poutre
Une poutre est une barre rigide en flexion pouvant transmettre tous les efforts internes. Une poutre ne possède pas d'articulations à ses extrémités. Ce type de barre peut être chargé par tous les types de charges.
Barre rigide
Une barre rigide couple les déplacements de deux nœuds par une liaison rigide. Elle correspond donc en principe à un couplage. Cela permet de définir des barres de très grande rigidité en tenant compte des articulations, qui peuvent également présenter des constantes de ressort et des non-linéarités. Les problèmes numériques sont rares, car les rigidités sont adaptées au système.
Pour les barres rigides, les efforts internes sont affichés si vous activez « Résultats pour les couplages » dans le Navigateur - Résultats, dans la catégorie « Barres ».
Pour les barres rigides, les rigidités suivantes sont utilisées :
| Rigidité longitudinale E ⋅ A | 1013 ⋅ ℓ [Unité SI] avec ℓ = Longueur de barre |
| Rigidité en torsion G ⋅ IT | 1013 ⋅ ℓ [Unité SI] |
| Rigidité en flexion E ⋅ I | 1013 ⋅ ℓ3 [Unité SI] |
| Rigidité en cisaillement GAy / GAz (si activé) | 1016 ⋅ ℓ3 [Unité SI] |
Poutre nervurée
Les nervures permettent de représenter des poutres en T (poutres de support). Pour ce type de barre, les excentrements et largeurs de dalle participante sont pris en compte dans le modèle EF.
Les nervures conviennent principalement aux barres en béton armé car les efforts internes et sections transversales de nervure sont inclus dans le calcul béton armé. Une tôle d'acier avec une "nervure" soudée doit être modélisée comme une surface avec une barre connectée excentriquement.
Pour la 'Disposition des nervures', la liste offre plusieurs possibilités de sélection.
Une nervure est généralement une barre disposée excentriquement. L'excentrement est automatiquement déterminé à partir de la moitié de l'épaisseur de surface et de la moitié de la hauteur de barre. Mais il peut aussi être défini manuellement. L'excentrement de la nervure augmente la rigidité du modèle. Pour une disposition centrique, l'axe d'inertie de la nervure se trouve dans le plan médian de la surface.
Les largeurs participantes de la nervure doivent être définies dans la section « Dimensions de la membrure » pour les côtés gauche et droit. Dans la plupart des cas, le paramètre « Détection automatique » peut être conservé ; le programme détermine alors les deux surfaces. Si plus de deux surfaces se rencontrent sur la ligne de la poutre nervurée, les surfaces déterminantes doivent être spécifiées manuellement.
Différentes possibilités existent pour la saisie des largeurs d'intégration b-y,int et b+y,int (voir image Nouvelle nervure) : Les largeurs peuvent être saisies directement ou déterminées automatiquement à partir de la longueur de barre avec les options Lref / 6 et Lref / 8. Elles peuvent aussi être déterminées selon les prescriptions d'une norme, par exemple selon la section 5.3.2.1 de l' 'EC2'.
Les valeurs by,int définissent la largeur de la surface ou de la zone d'influence à partir de laquelle les efforts internes doivent être intégrés. Les valeurs by,eff représentent la largeur de section transversale de la membrure de nervure du centre de l'âme au bord respectif. Par défaut, by,int et by,eff sont identiques. Mais vous pouvez les définir séparément après un clic sur le bouton
.
Si des nœuds de type 'Nœud sur barre' ont été définis, la nervure peut être définie section par section pour les différents segments. Si plusieurs segments sont définis, les zones de largeur variables peuvent être reliées linéairement via la colonne de tableau 'Distribution linéaire' pour éviter de grands sauts de rigidité dans la poutre nervurée.
Pour les modèles 3D, les largeurs participantes n'ont pas d'influence sur la rigidité, car la rigidité accrue est prise en compte par la barre excentrique. Cependant, les largeurs participantes affectent la distribution des efforts internes dans la barre et la surface.
Treillis
Un treillis correspond à une poutre avec articulations de moment aux deux extrémités. De plus, la rotation autour de l'axe longitudinal au début de la barre est libérée par une articulation φx. Pour ce type de barre, les moments fléchissants et de torsion résultant des charges sur la barre sont affichés.
Treillis (N uniquement)
Ce type de treillis avec rigidité E ⋅ A peut reprendre des efforts normaux sous forme de traction et de compression. Seuls les efforts internes aux nœuds sont fournis. La barre présente une distribution d'effort interne linéaire, à condition qu'aucune charge concentrée n'agisse sur la barre. Aucune distribution de moment qui pourrait se produire en raison du poids propre ou d'une charge linéique n'est fournie. Cependant, les forces nodales sont calculées à partir des charges sur la barre, ce qui garantit une transmission correcte.
Contreventement par flambement (Buckling-Restrained Brace)
Le type Buckling-restrained brace permet la modélisation d'une barre avec un noyau en acier (plat ou section transversale cruciforme) et un revêtement rempli de béton dans un profil creux carré ou rond. Il est particulièrement utilisé aux États-Unis pour le contreventement de bâtiments à risque sismique.
Le noyau en acier est mobile dans le revêtement en béton sans adhérence. Sous une sollicitation de compression, un "micro-flambement" avec des modes propres élevés se produit car le revêtement empêche un flambement global de toute la barre.
Pour la rigidité de la barre, seul le noyau en acier est considéré, pour le poids propre automatique également le revêtement en béton avec l'enveloppe extérieure en acier.
Tirant
Un tirant ne peut reprendre que des efforts de traction. Le type de barre correspond à un 'Treillis (N uniquement)' qui est défaillant sous un effort de compression.
Le calcul d'une structure avec des tirants est itératif : Dans la première étape, les efforts internes de toutes les barres sont déterminés. Si des tirants reçoivent un effort normal négatif (compression), une autre étape d'itération commence. Les parts de rigidité de ces barres ne sont plus prises en compte – elles sont défaillantes. Ce processus est répété jusqu'à ce qu'aucun tirant ne soit plus défaillant. Un système peut devenir instable à cause de la défaillance de tirants.
Barre comprimée
Une barre comprimée ne peut reprendre que des efforts de compression. Le type de barre correspond à un 'Treillis (N uniquement)' qui est défaillant sous un effort de traction. Les barres comprimées défaillantes peuvent conduire à un système instable.
Barre de flambement
Une barre de flambement correspond à un 'Treillis (N uniquement)', qui reprend les efforts de traction de manière illimitée, mais les efforts de compression seulement jusqu'à atteindre la force critique. Pour le cas d'Euler 2, cette force est déterminée comme suit :
Avec ce type de barre, on peut souvent contourner les instabilités qui surviennent lors d'un calcul non linéaire selon l'analyse du second ou du troisième ordre à cause du flambement de treillis. Si on remplace ceux-ci (de manière réaliste) par des barres de flambement, la charge critique est augmentée dans de nombreux cas.
Barre câble
Un câble ne peut être sollicité qu'en traction. Cela permet de modéliser des chaînes de câbles par un calcul itératif selon l'analyse du troisième ordre en tenant compte des forces longitudinales et transversales.
Les câbles conviennent aux modèles où de grandes déformations avec des modifications correspondantes des efforts internes peuvent se produire. Pour des haubans simples comme pour un auvent, des tirants sont tout à fait suffisants.
Barre d’armature
Ce type de barre permet de représenter des armatures en acier passif dans le modèle EF d'un élément en béton armé. Ainsi, par exemple, les zones de discontinuité basées sur l'analogie du treillis (tirant et bielle comprimée pour consoles, poutres avec ouvertures) peuvent être examinées.
La barre d’armature dispose d'une fonction de connexion automatique à d'autres éléments comme les barres ou les surfaces si elle se trouve physiquement à l'intérieur de l'élément. Comme le Treillis (N uniquement), une barre d’armature ne présente qu'une rigidité tangentielle. Un comportement matériel non linéaire n'est actuellement pas encore possible.
Dans la section « Paramètres », une armature passive est définie comme type de barre. D'autres types de barres d'armature sont disponibles lorsque le module additionnel Membres de prétension est activé.
Assignez dans la section « Objets maîtres » les barres ou surfaces dans lesquelles se trouve la barre d’armature. Utilisez pour cela le bouton
. Avec le bouton
, vous pouvez ensuite connecter automatiquement la barre d’armature à l'objet maître.
Câble sur poulies
Ce type de barre câble reprend également uniquement des efforts de traction et est calculé selon la théorie des câbles (analyse du troisième ordre). Une barre câble sur poulies ne peut cependant être définie que sur une polyligne qui comporte au moins trois nœuds. Ce type de barre convient donc pour des éléments tendus sans rigidité en flexion, dont les efforts longitudinaux sont guidés à travers le modèle via des points de déviation. Un exemple d'application est un palan.
Contrairement à une barre câble normale, seul un déplacement dans les nœuds internes dans la direction longitudinale (ux) est possible. La barre ne doit donc pas être chargée par des charges agissant dans la direction locale y ou z. Seuls les déplacements ux et les efforts normaux N sont pris en compte.
Aux nœuds internes de la polyligne, il importe peu qu'un appui nodal soit présent ou que la barre soit connectée à une autre construction : C'est le système global de la barre câble sur la longueur de la polyligne qui est examiné.
Poutre résultante
La poutre résultante convient pour intégrer les résultats de surfaces, volumes ou barres dans une barre fictive. Cela permet, par exemple, de lire les efforts tranchants résultants d'une surface pour la vérification de maçonnerie.
La ligne d'une poutre résultante peut être placée arbitrairement dans le modèle. La poutre résultante ne nécessite ni un appui ni une connexion au modèle. Cependant, une section transversale doit être assignée pour permettre un dimensionnement. Aucune charge ne peut être appliquée sur une poutre résultante.
Sélectionnez dans la section « Intégration des contraintes et efforts » le type de poutre résultante pour définir la forme géométrique de la zone d'intégration. Dans la section « Paramètres », vous pouvez ensuite définir les dimensions. Elles se réfèrent à la ligne de la barre dans son centre de gravité.
Définissez dans la section « Inclure les objets » les surfaces, cellules de surface, volumes et barres dont les résultats doivent être pris en compte lors de l'intégration. Alternativement, sélectionnez 'Tous' les objets, puis excluez certains éléments dans la section « Exclus des objets inclusifs ».
Ligne de résultat
La ligne de résultat convient pour intégrer les résultats de surfaces, volumes ou barres dans une ligne. Cette ligne peut être placée arbitrairement dans le modèle.
Le principe correspond à une Poutre résultante. Cependant, vous n'avez pas besoin d'assigner une section transversale. Dans l'onglet 'Section transversale', vous pouvez lire la longueur de la ligne et éventuellement faire pivoter la ligne pour l'affichage des résultats ; il n'a pas d'autre fonction.
Transfert de charge
Ce type de barre permet d'appliquer des charges sur des objets connectés à la barre à des nœuds d'extrémité ou intermédiaires. La barre elle-même n'a pas de rigidité. Les critères pour le transfert de charge peuvent être définis dans un nouvel onglet.
Le transfert de charge s'effectue actuellement par la méthode des bandes. La charge de la barre de transfert de charge – charge de barre ou charge nodale de type effort, moment ou masse – est transférée proportionnellement aux objets de structure communs les plus proches. Ce sont par exemple des nœuds appuyés, des barres, des nœuds de surfaces ou des lignes appuyées.
Si le poids propre de la barre doit être pris en compte, vous pouvez définir le poids de la barre dans la section « Paramètres ».
Dans la section « Objets chargés », les numéros des nœuds auxquels la charge de barre est transférée aux objets adjacents sont indiqués. Si tous ces nœuds ne sont pas pertinents, vous pouvez exclure certains nœuds dans la section « Sans effet sur ».
Poutre virtuelle
Ce type de barre permet d'utiliser les propriétés de section transversale pour Open Web Steel Joists que le Steel Joist Institute a déposées dans des tables dites "Virtual Joist". Ces profils Virtual Joist représentent des poutres à larges ailes équivalentes qui sont très proches de la surface de membrure, du moment d'inertie effectif et du poids. La poutre est ainsi remplacée par une barre avec une section transversale virtuelle. Cela permet de simuler des unités porteuses complexes comme par exemple une poutre en treillis dans le système global.
Sélectionnez dans la liste la 'Série' de la poutre virtuelle.
Dans la liste 'Poutre virtuelle', vous pouvez ensuite définir le type exact.
Le bouton
dans la section « Section et matériau » permet d'importer la poutre virtuelle depuis la bibliothèque de sections.
Modèle surfacique
Ce type de barre convient principalement pour représenter des poutres ajourées ou alvéolaires ou des affaiblissements locaux de section comme des réservations pour conduites d'alimentation dans le modèle de barre. La barre est ainsi convertie en un modèle surfacique dans lequel les ouvertures de barre sont disposées selon les spécifications de l'utilisateur. La barre est cependant conservée. Les conditions suivantes doivent être remplies :
- La section transversale représente un profil normalisé ou paramétré à paroi mince avec une âme.
- Le matériau de la section transversale est basé sur un modèle de matériau isotrope linéaire élastique.
Pour le type de barre 'Modèle surfacique', la barre existe à la fois comme objet barre et comme objet surfacique. Les propriétés géométriques sont identiques ; les deux modèles ont le même centre de gravité. L'affichage est contrôlé dans le Navigateur - Affichage via l'entrée Modèle → Objets de base → Barres → Modèle surfacique ou le bouton
dans la barre d'outils.
Le maillage EF du modèle surfacique est généré automatiquement, il ne peut actuellement pas être influencé. Le modèle surfacique est utilisé pour le calcul statique. Pour l'évaluation, les résultats de barre sont alors disponibles (comme pour une Poutre résultante, avec laquelle les contraintes des sous-surfaces de barre sont intégrées en efforts internes de barre) ainsi que les résultats de surface. La commande peut également être effectuée ici via le Navigateur - Affichage ou le bouton
.
Le dimensionnement d'une barre de modèle surfacique dans les modules additionnels s'effectue avec les efforts internes de barre et la section transversale de barre.
Comme on le voit sur l'image ci-dessus, plusieurs barres rigides sont créées aux extrémités d'une barre de modèle surfacique. Elles relient le modèle surfacique aux nœuds d'extrémité des barres adjacentes. Cela garantit la transmission correcte des efforts internes aux objets 1D. Si plusieurs barres de modèle surfacique sont adjacentes les unes aux autres, ces barres de couplage sont créées pour chaque barre.
Dans ce cas, définissez pour la charge de barre une excentricité d'effort par rapport à la section transversale. La charge est ainsi appliquée de manière réaliste au bord de la section transversale et est également conservée dans le modèle surfacique.
Rigidité
Avec ce type de barre, vous pouvez utiliser une barre avec des rigidités définies par l'utilisateur. Les caractéristiques de rigidité doivent être définies dans la boîte de dialogue 'Nouvelle rigidité de barre' (cf. chapitre Rigidités de barre).
Couplage
Une barre de couplage est une barre virtuelle, très rigide, avec des extrémités de barre rigides ou articulées. Quatre possibilités sont disponibles pour coupler les degrés de liberté des nœuds de début et de fin de manière 'Rigide' ou via une 'Articulation'. Les couplages permettent de modéliser des situations spéciales pour la transmission des efforts et des moments. Les efforts normaux et tranchants ou les moments de torsion et de flexion sont alors transmis directement de nœud à nœud.
Ressort
Une barre ressort offre la possibilité de représenter des propriétés de ressort linéaires ou non linéaires avec des plages de travail définissables. Pour une barre ressort, vous devez uniquement définir la longueur de barre Lz dans l'onglet 'Section transversale', pas de section transversale : La rigidité de la barre résulte des paramètres de ressort que vous définissez dans la boîte de dialogue 'Nouveau ressort de barre' (cf. chapitre Ressorts de barre).
Amortisseur
Un amortisseur correspond en principe à une barre ressort avec la propriété supplémentaire 'Coefficient d'amortissement'. Ce type de barre étend les possibilités pour les analyses dynamiques selon la méthode temporelle.
Comme pour une barre ressort, vous devez uniquement définir la longueur de barre Lz dans l'onglet 'Section transversale', pas de section transversale. La rigidité de la barre résulte des paramètres de ressort que vous définissez dans la boîte de dialogue 'Nouveau ressort de barre' (cf. chapitre Ressorts de barre). Les propriétés d'amortissement peuvent être contrôlées via le coefficient d'amortissement X.
Options
Dans cette section, vous pouvez définir d'autres propriétés de barre via les cases à cocher.
Nœud sur barre
Avec un ou plusieurs nœuds sur la barre, vous pouvez diviser la barre en segments sans diviser la barre (cf. chapitre Nœuds).
Articulations
Vous pouvez disposer des articulations sur une barre pour contrôler la transmission des efforts internes aux nœuds d'extrémité (cf. chapitre Articulations d'extrémité de barre). Pour certains types de barres, la saisie est bloquée car des articulations internes sont déjà présentes. Vous pouvez assigner séparément des articulations au 'Début de barre i' et à la 'Fin de barre j'.
Excentrements
Les excentrements offrent la possibilité de connecter la barre de manière excentrique aux nœuds d'extrémité (cf. chapitre Excentrements de barre). Vous pouvez assigner séparément des excentrements au 'Début de barre i' et à la 'Fin de barre j'.
Appuis
Vous pouvez assigner un appui à la barre, qui agit sur toute sa longueur. Les degrés de liberté et les constantes de ressort doivent être définis dans les conditions d'appui (cf. chapitre Appuis de barre).
Raidisseurs transversaux
Les raidisseurs transversaux sur la barre ont une influence sur la rigidité de gauchissement de la barre. Ils affectent le calcul avec gauchissement par torsion en tenant compte de sept degrés de liberté (cf. chapitre Raidisseurs transversaux de barre).
Ouvertures de barre
Les ouvertures de barre affectent les propriétés de section et la distribution des efforts internes. Elles sont pertinentes pour le type de barre 'Modèle surfacique'. Le chapitre Ouvertures de barre décrit comment définir le type et la position des ouvertures.
Non-linéarité
Vous pouvez assigner une non-linéarité à la barre. Les propriétés non linéaires doivent être définies comme non-linéarités de barre (cf. chapitre Non-linéarités de barre).
Points intermédiaires de résultats
Avec les points intermédiaires de résultats, vous pouvez contrôler la sortie tabulaire des résultats le long de la barre. Les points de division doivent être définis dans la boîte de dialogue 'Nouveau point intermédiaire de résultat de barre' (cf. chapitre Points intermédiaires de résultats de barre).
Modifications d'extrémité
Avec les modifications d'extrémité, vous pouvez adapter graphiquement la géométrie de la barre à ses extrémités. Ainsi, des surplombs, des raccourcissements ou des chanfreins peuvent être préparés pour la vue rendue.
'Allongement' : Vous pouvez définir un 'Allongement' pour le début et la fin de barre. Une valeur Δ négative a l'effet d'un raccourcissement.
'Inclinaison' : Avec une inclinaison, vous pouvez chanfreiner chaque extrémité de barre. Des angles d'inclinaison autour des deux axes de barre y et z sont possibles. Un angle positif provoque une rotation dans le sens horaire autour de l'axe positif respectif.
Activer le transfert de charge
La case à cocher permet de répartir la charge de la barre – indépendamment de sa rigidité – à l'aide d'un transfert de charge. La barre est ainsi active dans le modèle par sa rigidité. En revanche, la répartition de la charge sur les objets voisins est contrôlée par les paramètres que vous pouvez définir dans l'onglet Transfert de charge.
Désactiver pour le calcul
Si vous cochez cette case, la barre, charge comprise, n'est pas prise en compte dans le calcul. Vous pouvez ainsi examiner comment le comportement porteur du modèle se modifie lorsque certaines barres ne sont pas actives. Les barres n'ont pas besoin d'être supprimées ; les charges sont également conservées.
