Général

L'onglet Base gère les paramètres élémentaires des barres. Si vous cochez une case dans la section 'Options', un nouvel onglet de dialogue est généralement ajouté. Vous pouvez y définir les détails correspondants.

Type de barre

Le type de barre détermine la manière dont 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 qui peut 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.

Barres rigides

Une barre rigide couple les déplacements de deux nœuds par une liaison rigide. Elle correspond donc en principe à une couplage. Cela permet de définir des barres avec une très grande rigidité en tenant compte d'articulations qui peuvent également présenter des constantes de ressort et des non-linéarités. Il y a peu de problèmes numériques car les rigidités sont adaptées au système.

Les efforts internes des barres rigides sont affichés si vous activez dans le Navigateur – Résultats, en bas dans la catégorie 'Barres', l'option Résultats pour les couplages.

Les rigidités suivantes sont prises en compte pour les barres rigides :

Nervure

Les nervures permettent de représenter des poutres en T (poutres secondaires). Pour ce type de barre, les excentrements et les largeurs de dalle efficaces sont pris en compte dans le modèle EF.

Les nervures conviennent principalement aux barres en béton armé, car les efforts internes et les sections des nervures sont intégrés dans la vérification du béton. Une tôle d'acier avec une « nervure » soudée devrait être modélisée comme une surface avec une barre reliée de manière excentrée.

La liste propose plusieurs options pour le 'Positionnement des nervures'.

Une nervure est en règle générale une barre disposée avec un excentrement. L'excentrement est déterminé automatiquement à partir de la moitié de l'épaisseur de la surface et de la moitié de la hauteur de la barre. Il peut toutefois être défini manuellement. L'excentrement de la nervure augmente la rigidité du modèle. En cas de disposition centrée, l'axe neutre de la nervure se trouve au centre de la surface.

Les largeurs efficaces de la nervure doivent être définies dans la section 'Dimensions de la semelle' pour le côté gauche et le côté droit. En général, le réglage 'Recherche automatique' peut être conservé, le programme déterminant alors les deux surfaces. Si plus de deux surfaces se rencontrent sur la ligne de la nervure, les surfaces déterminantes doivent être définies manuellement.

Il existe plusieurs possibilités pour saisir les 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 la barre avec les options L_ref / 6 et L_ref / 8. Elles peuvent également être déterminées selon les prescriptions d'une norme, par exemple selon 'EC2', section 5.3.2.1.

Les valeurs b_y,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 b_y,eff représentent la largeur de section de la semelle de la nervure depuis le centre de l'âme jusqu'au bord correspondant. Par défaut, b_y,int et b_y,eff sont égaux. Vous pouvez toutefois les définir séparément après un clic sur le bouton .

Si des nœuds de type 'Noeud sur barre' ont été définis, la nervure peut être définie par segments pour les différents segments. Si plusieurs segments sont définis, les plages de largeurs décalées peuvent être linéarisées et reliées entre elles via la colonne de tableau 'Distribution linéaire' afin d'éviter de grands sauts de rigidité dans la nervure.

Pour les modèles 3D, les largeurs efficaces n'ont aucune influence sur la rigidité, car la rigidité accrue est prise en compte par la barre excentrée. Les largeurs efficaces influent toutefois sur la répartition des efforts internes des barres et des surfaces.

Treillis

Une barre de treillis correspond à une poutre avec des 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 φ_x. Pour ce type de barre, les moments de flexion et de torsion issus des charges de la barre sont affichés.

Treillis (N uniquement)

Ce type de barre de treillis avec la rigidité E ⋅ A est capable de reprendre des efforts normaux en traction et en compression. Seuls les efforts aux nœuds sont affichés. La barre présente une évolution linéaire des efforts internes, à condition qu'aucune charge ponctuelle n'agisse sur la barre. Aucune évolution de moment n'est affichée, qui pourrait résulter du poids propre ou d'une charge linéique. Les forces aux nœuds sont toutefois calculées à partir des charges de barre, garantissant ainsi une transmission correcte.

Barre de flambement stabilisée (Buckling-Restrained Brace)

Le type Buckling-restrained brace permet la modélisation d'une barre avec un noyau en acier (barre plate ou section en croix) et un enveloppement rempli de béton dans une section creuse carrée ou ronde. Il est utilisé notamment aux États-Unis pour le contreventement des bâtiments exposés aux séismes.

Le noyau en acier est mobile dans l'enveloppe en béton sans adhérence. En cas de compression, un « micro-flambement » avec des modes propres élevés se produit, car l'enveloppement empêche le flambement global de toute la barre.

Pour la rigidité de la barre, seul le noyau en acier est pris en compte ; pour le poids propre automatique, l'enveloppement en béton avec l'enveloppe extérieure en acier est également pris en compte.

Tirant

Un tirant ne peut reprendre que des forces de traction. Le type de barre correspond à une 'Barre de treillis (N uniquement)' qui tombe en panne en cas de force de compression.

Le calcul d'un système de barres avec des tirants s'effectue de manière itérative : dans un premier temps, les efforts internes de toutes les barres sont déterminés. Si les tirants reçoivent un effort normal négatif (compression), une nouvelle itération démarre. Les contributions de rigidité de ces barres ne sont plus prises en compte – elles sont hors service. Ce processus se poursuit jusqu'à ce qu'aucun tirant ne soit plus hors service. Un système peut devenir instable à cause de la défaillance de tirants.

Barre comprimée

Une barre comprimée ne peut reprendre que des forces de compression. Le type de barre correspond à une 'Barre de treillis (N uniquement)' qui tombe en panne en cas de force de traction. Les barres comprimées défaillantes peuvent conduire à un système instable.

Barre de flambement

Une barre de flambement correspond à une 'Barre de treillis (N uniquement)' qui reprend sans limite des forces de traction, mais ne reprend des forces de compression que jusqu'à atteindre la force critique. Pour le cas d'Euler 2, cette force se détermine comme suit :

Ce type de barre permet souvent de contourner des instabilités qui apparaissent lors d'un calcul non linéaire selon la théorie du II. ou du III. ordre par le flambement de barres de treillis. En les remplaçant (de manière réaliste) par des barres de flambement, la charge critique est souvent augmentée.

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 des grandes déformations en tenant compte des forces longitudinales et transversales.

Les câbles conviennent aux modèles présentant de grandes déformations avec les modifications correspondantes des efforts internes. Pour des haubanages simples comme pour un auvent, les tirants sont tout à fait suffisants.

Barre d’armature

Ce type de barre permet de représenter des armatures passives en acier dans le modèle EF d'un élément en béton armé. Il est ainsi possible d'étudier, par exemple, des zones de discontinuité basées sur l'analogie du treillis (bielles de traction et de compression pour les consoles, poutres avec ouvertures).

La barre d’armature dispose d'une fonction de connexion automatique à d'autres éléments tels que des barres ou des surfaces, lorsqu'elle se trouve physiquement à l'intérieur de l'élément. Comme la Barre de treillis (N uniquement), une barre d’armature ne présente qu'une rigidité tangentielle. Un comportement non linéaire du matériau n'est actuellement pas encore possible.

Dans la section 'Paramètres', une armature passive est réglée comme type de barre. D'autres types de barres d’armature sont disponibles si le module complémentaire Torons est activé.

Dans la section 'Objets maîtres', attribuez 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 ne reprend lui aussi que des forces de traction et est calculé selon la théorie des câbles (analyse des grandes déformations). Toutefois, une barre câble sur poulies ne peut être définie que sur une Polyligne située dans un plan et comportant au moins trois nœuds. Ce type de barre convient aux éléments tendus à flexibilité en flexion dont les forces longitudinales sont dirigées 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 intérieurs dans la direction longitudinale (u_x) est possible. La barre ne doit donc pas être chargée par des charges de barre agissant dans la direction locale y ou z. Seuls les déplacements u_x et les efforts normaux N sont pris en compte.

Aux nœuds intérieurs de la polyligne, il est indifférent qu'il y ait un appui de nœud ou que la barre soit reliée à une autre construction : c'est le système complet de la barre câble sur la longueur de la polyligne qui est étudié.

Dans l'onglet 'Poulies de renvoi', vous pouvez définir les autres paramètres tels que les nœuds de déviation et les propriétés des poulies. À partir de ces données, des nœuds, des barres câble et des barres rigides sont générés.

Poutre résultante

La poutre résultante convient pour intégrer les résultats de surfaces, de volumes ou de barres dans une barre fictive. Il est ainsi possible, par exemple, de déterminer les efforts tranchants résultants d'une surface pour la vérification de la maçonnerie.

La ligne d'une poutre résultante peut être placée librement dans le modèle. La poutre résultante ne nécessite ni appui ni connexion au modèle. Une section doit toutefois être attribuée pour permettre une vérification. Aucune charge ne peut être appliquée sur une poutre résultante.

Dans la section 'Intégrer les contraintes et les forces', sélectionnez le type de la poutre résultante afin de 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 en son centre de gravité.

Dans la section 'Objets à inclure', définissez les surfaces, cellules de surface, solides et barres dont les résultats doivent être pris en compte lors de l'intégration. Alternativement, sélectionnez 'Tous' les objets, puis excluez dans la section 'Exclus des objets inclusifs' certains éléments.

Ligne de résultat

La ligne de résultat convient pour intégrer les résultats de surfaces, de volumes ou de barres dans une ligne. Cette ligne peut être placée librement dans le modèle.

Le principe correspond à une Poutre résultante. Vous n'avez toutefois pas besoin d'attribuer de section. Dans l'onglet 'Section', vous pouvez lire la longueur de la ligne et, le cas échéant, faire pivoter la ligne pour l'affichage des résultats ; elle n'a aucune autre fonction.

Transfert de charge

Ce type de barre permet d'appliquer des charges sur des objets reliés à la barre au niveau de nœuds de fin ou intermédiaires. La barre elle-même ne possède aucune rigidité. Les critères du transfert de charge peuvent être définis dans un nouvel onglet.

Le transfert de charge s'effectue actuellement avec la méthode des bandes. La charge de la barre de transfert de charge – charge de barre ou charge nodale de type force, moment ou masse – est répartie proportionnellement sur les objets structuraux communs les plus proches. Il s'agit par exemple de nœuds appuyés, de barres, de nœuds de surfaces ou de 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 sont indiqués auxquels la charge de barre est transférée aux objets adjacents. Si tous ces nœuds ne sont pas pertinents, vous pouvez exclure certains nœuds dans la section 'Sans effet sur'.

poutrelle virtuelle

Ce type de barre permet d'utiliser les propriétés de section pour les Open Web Steel Joists que le Steel Joist Institute a enregistrées dans des tableaux dits « Virtual Joist ». Ces profils Virtual Joist représentent des profilés en I équivalents qui se rapprochent fortement de la surface de semelle de la poutrelle, du moment d'inertie effectif et du poids. La poutrelle est ainsi remplacée par une barre avec une section virtuelle. Il est ainsi possible de simuler dans le système global des unités portantes complexes comme par exemple une poutre en treillis.

Sélectionnez dans la liste la 'Série' de la poutrelle virtuelle.

Dans la liste 'poutrelle virtuelle', vous pouvez ensuite définir le type exact.

Le bouton dans la section 'Section et matériau' permet d'importer la poutrelle virtuelle depuis la bibliothèque de sections.

Modèle surfacique

Ce type de barre convient principalement pour représenter des poutres à âme ajourée ou à caissons ou des affaiblissements de section tels que des réservations pour des conduites dans le modèle de barres. La barre est alors convertie en un modèle surfacique dans lequel les ouvertures de barres sont disposées selon les indications de l'utilisateur. La barre est toutefois conservée. Les conditions suivantes doivent être remplies :

• La section représente un profilé normalisé ou paramétré à parois minces avec une âme.
• Le matériau de la section 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 de barre et comme objet de surface. 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 via le bouton dans la barre d'outils.

Le maillage EF du modèle surfacique est généré automatiquement ; il ne peut actuellement pas être influencé. Lors du calcul statique, le modèle surfacique est utilisé. Pour l'évaluation, les résultats de barres sont disponibles (comme pour une Poutre résultante, où les contraintes des surfaces partielles de la barre sont intégrées en efforts internes de barre) ainsi que les résultats de surfaces. Le contrôle s'effectue également ici via le Navigateur – Affichage ou le bouton .

La vérification d'une barre de type modèle surfacique dans les modules complémentaires s'effectue avec les efforts internes de barre et la section de barre.

Comme le montre l'image ci-dessus, plusieurs Barres rigides apparaissent aux extrémités d'une barre de type modèle surfacique. Elles relient le modèle surfacique aux nœuds de fin des barres adjacentes. La transmission correcte des efforts internes vers les objets 1D est ainsi garantie. Si plusieurs barres de type modèle surfacique se raccordent l'une à l'autre, ces barres de couplage sont générées pour chaque barre.

Définissez dans ce cas pour la charge de barre une excentrement de force au niveau de la section. La charge est ainsi appliquée de manière réaliste au bord de la section et est également conservée dans le modèle surfacique.

Rigidité

Ce type de barre permet d'utiliser une barre avec des rigidités définies par l'utilisateur. Les valeurs de rigidité doivent être définies dans le dialogue 'Nouvelle rigidité de barre' (voir le chapitre Rigidités de barres).

Couplage

Une barre de couplage est une barre virtuelle, très rigide, avec des extrémités de barre rigides ou articulées. Quatre possibilités sont proposées pour coupler les degrés de liberté des nœuds de début et de fin de manière 'Fixe' ou via une 'Articulation'. Les couplages permettent de modéliser des situations spéciales pour la transmission des forces et des moments. Les efforts normaux et transversaux ainsi que les moments de torsion et de flexion sont transmis directement de nœud à nœud.

Ressort

Une barre de type ressort permet de représenter des propriétés linéaires ou non linéaires de ressort avec des plages d'action définissables. Pour une barre de type ressort, vous n'avez besoin de définir dans l'onglet 'Section' que la longueur de barre L_z, aucune section : la rigidité de la barre résulte des paramètres de ressort que vous définissez dans le dialogue 'Nouveau ressort de barre' (voir le chapitre Ressorts de barres).

amortisseur

Un amortisseur correspond en principe à une barre de type ressort avec la propriété supplémentaire 'Coefficient d'amortissement'. Ce type de barre étend les possibilités pour les analyses dynamiques selon l'Analyse de l’historique de temps.

Comme pour une barre de type ressort, vous n'avez besoin de définir dans l'onglet 'Section' que la longueur de barre L_z, aucune section. La rigidité de la barre résulte des paramètres de ressort que vous définissez dans le dialogue 'Nouveau ressort de barre' (voir le chapitre Ressorts de barres). 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.

Noeud sur barre

Avec un ou plusieurs nœuds sur la barre, vous pouvez diviser la barre en segments sans la scinder (voir le chapitre Nœuds).

Articulations

Vous pouvez disposer des articulations sur une barre afin de contrôler la transmission des efforts internes aux nœuds de fin (voir le chapitre Articulations de barre). Pour certains types de barres, la saisie est verrouillée car des articulations internes existent déjà. Vous pouvez attribuer séparément des articulations au 'Début de barre i' et à la 'Fin de barre j'.

Excentrements

Les excentrements permettent de raccorder la barre de manière excentrée aux nœuds de fin (voir le chapitre Excentrements de barre). Vous pouvez attribuer séparément des excentrements au 'Début de barre i' et à la 'Fin de barre j'.

Appuis

Vous pouvez attribuer à la barre un appui effectif sur toute sa longueur. Les degrés de liberté et les rigidités de ressort doivent être définis dans les conditions d'appui (voir le chapitre Appuis de barres).

Raidisseurs transversaux

Les raidisseurs transversaux sur la barre influencent la rigidité de gauchissement de la barre. Ils affectent le calcul avec gauchissement par torsion en tenant compte de sept degrés de liberté (voir le chapitre Raidisseurs transversaux de barres).

Ouvertures de barres

Les ouvertures de barres influencent les propriétés de section et l'évolution des efforts internes. Elles sont pertinentes pour le type de barre 'Modèle surfacique'. Le chapitre Ouvertures de barres décrit comment définir le type et la position des ouvertures.

Non-linéarité

Vous pouvez attribuer une non-linéarité à la barre. Les propriétés non linéaires doivent être définies comme non-linéarités de barre (voir le chapitre Non-linéarités de barre).

Points intermédiaires de résultats

Les points intermédiaires de résultats permettent de contrôler l'affichage tabulaire des résultats le long de la barre. Les points de division doivent être définis dans le dialogue 'Nouveau point intermédiaire de résultats de barre' (voir le chapitre Points intermédiaires de résultats de barres).

Modifications d'extrémité

Les modifications d'extrémité permettent d'ajuster graphiquement la géométrie de la barre à ses extrémités. Il est ainsi possible de préparer des débords, des raccourcissements ou des chanfreins pour l'affichage en rendu.

'Allongement' : vous pouvez définir un 'Allongement' pour le début de barre et la fin de barre. Une valeur négative Δ agit comme un raccourcissement.

'Pente' : une pente permet de chanfreiner chaque extrémité de barre. Des angles de pente autour des deux axes de barre y et z sont possibles. Un angle positif entraîne une rotation dans le sens horaire autour de l'axe positif correspondant.

Activer le transfert de charge

La case à cocher permet de répartir la charge de la barre – indépendamment de la rigidité de la barre – à l'aide d'un transfert de charge. La barre est ainsi effective dans le modèle par sa rigidité. La répartition de la charge sur les objets adjacents est en revanche 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, y compris ses charges, n'est pas prise en compte dans le calcul. Vous pouvez ainsi étudier comment le comportement porteur du modèle change lorsque certaines barres ne sont pas effectives. Les barres n'ont pas besoin d'être supprimées ; les charges sont également conservées.

Estimation des coûts

L'estimation des coûts s'effectue en règle générale avec les coûts du matériau attribué aux barres d'une section (voir le chapitre Matériaux). Si des paramètres spécifiques doivent s'appliquer à une barre, vous pouvez définir séparément les coûts unitaires et les unités dans l'onglet 'Estimation des coûts'. Le principe correspond à la procédure décrite pour les Sections.

Estimation des émissions de CO₂

L'estimation des émissions de CO₂ est également basée en règle générale sur le matériau de la section. Vous pouvez toutefois définir spécifiquement pour chaque barre les émissions unitaires et les unités dans l'onglet 'Estimation des émissions de CO₂'. Le principe est décrit au chapitre Sections pour les émissions de certaines sections.