L'onglet Base gère les paramètres élémentaires des barres. Lorsque vous cochez une case dans la section 'Options', un autre onglet de dialogue est généralement ajouté. Vous pouvez y définir les détails.
Type de barre
Le type de barre détermine comment les efforts internes peuvent être pris en compte ou quelles propriétés sont présumées pour la barre. Différents types de barres sont disponibles dans la liste.
Poutre
Une poutre est une barre rigide à la flexion capable de transmettre tous les efforts internes. Une poutre n'a pas de rotule à ses extrémités. Ce type de barre peut être soumis à toutes sortes de charges.
Barres rigides
Une barre rigide couple les déplacements de deux nœuds par une connexion rigide. Elle correspond donc essentiellement à un accouplement. Ainsi, il est possible de définir des barres avec une très grande rigidité en tenant compte des articulations qui peuvent aussi présenter des constantes de ressort et des non-linéarités. Il n’y a quasiment pas de problèmes numériques puisque les rigidités sont adaptées au système.
Des efforts internes sont produits pour les barres rigides si vous activez les Résultats pour les accouplements dans le Navigateur - Résultats, sous la catégorie 'Barres'.
Les rigidités suivantes sont définies pour les barres rigides :
| Rigidité longitudinale E · A | 1013 · ℓ [unité SI] avec ℓ = longueur de la barre |
| Rigidité de torsion G · IT | 1013 · ℓ [unité SI] |
| Rigidité de flexion E · I | 1013 · ℓ3 [unité SI] |
| Rigidité de cisaillement GAy / GAz (si activé) | 1016 · ℓ3 [unité SI] |
Poutre nervurée
Avec les nervures, il est possible de modéliser des poutres de type dalle pleines (sous-linteaux). Pour ce type de barre, les excentricités et les largeurs de collaboration dans le modèle FEM sont prises en compte.
Les nervures conviennent principalement pour les barres en béton armé, car les efforts internes et les sections des nervures sont intégrés dans le calcul du béton. Une tôle en acier avec une nervure soudée doit être modélisée comme une surface avec une barre connectée de manière excentrique.
La liste propose plusieurs options pour la 'Disposition des nervures'.
Une nervure est généralement une barre placée de manière excentrique. L'excentricité est calculée automatiquement à partir de la moitié de l'épaisseur de la surface et de la moitié de la hauteur de la barre. Elle peut également être définie manuellement. L'excentricité de la nervure augmente la rigidité du modèle. Dans une disposition centrée, l'axe neutre de la nervure se trouve au milieu de la surface.
Les largeurs de collaboration des nervures doivent être définies dans la section 'Dimensions du flasque' pour le côté gauche et droit. L'option 'Trouver automatiquement' est généralement adaptée, permettant au programme de déterminer les deux surfaces. Si plus de deux surfaces se rencontrent à la ligne de la barre nervurée, les surfaces principales doivent être définies manuellement.
Différentes options sont disponibles pour entrer les largeurs d'intégration b-y,int et b+y,int (voir image Nouvelle nervure): Les largeurs peuvent être saisies directement ou calculées automatiquement à partir de la longueur de la barre avec les options Lref / 6 et Lref / 8. Elles peuvent également être déterminées conformément aux normes, comme dans la section 5.3.2.1 de l'EC2.
Les valeurs de by,int définissent la largeur de la surface ou de la zone de collecte à partir de laquelle les efforts internes doivent être intégrés. Les valeurs de by,eff représentent la largeur de la section du flasque de la nervure depuis le point central de l'âme jusqu'au bord respectif. Par défaut, by,int et by,eff sont égaux. Cependant, vous pouvez les définir séparément après avoir cliqué sur le bouton
.
Si des nœuds du type 'Nœud sur barre' ont été définis, la nervure peut être définie par section pour chaque segment. Si plusieurs segments sont définis, les régions de largeur décalées peuvent être connectées de façon linéaire via les colonnes de tableau 'Répartition linéaire' pour éviter de grands sauts de rigidité dans la barre nervurée.
Avec les modèles 3D, les largeurs de collaboration n'ont pas d'impact sur la rigidité, car la rigidité accrue est prise en compte par la barre excentrique. Cependant, les largeurs de collaboration affectent la répartition des efforts internes des barres et des surfaces.
Barre de treillis
Une barre de treillis est une barre qui comporte des articulations de moment aux deux extrémités. De plus, la rotation autour de l'axe longitudinal est libérée au début de la barre par une articulation φx. Pour ce type de barre, les moments de flexion et de torsion provenant des charges de la barre sont produits.
Barre de treillis (seulement N)
Ce type de barre de treillis avec la rigidité E ⋅ A est capable de recevoir des forces axiales sous forme de traction et de compression. Seules les efforts internes des nœuds sont produits. La barre montre une répartition linéaire des efforts internes, sauf si une charge ponctuelle est appliquée à la barre. Aucun moment n'est produit à partir du poids propre ou d'une charge linéaire. Cependant, les forces des nœuds sont calculées à partir des charges sur la barre, garantissant ainsi un transfert correct.
Barre tendue
Une barre tendue peut seulement recevoir des forces de traction. Ce type de barre est équivalent à une 'Barre de treillis (seulement N)' qui échoue lorsqu'une force de compression lui est appliquée.
Le calcul d'une charpente avec des barres tendues est itératif : Dans un premier temps, les efforts internes de toutes les barres sont déterminés. Si des barres tendues reçoivent une force axiale négative (compression), une autre phase itérative commence. Les composantes de rigidité de ces barres ne sont plus prises en compte – elles ont échoué. Ce processus se poursuit jusqu'à ce qu'aucune barre tendue n'échoue. Un système peut devenir instable à cause de la défaillance des barres tendues.
Barre comprimée
Une barre comprimée ne peut recevoir que des forces de compression. Ce type de barre est équivalent à une 'Barre de treillis (seulement N)' qui échoue lorsqu'une force de traction lui est appliquée. La défaillance des barres comprimées peut entraîner un système instable.
Barre de flambement
Une barre de flambement est équivalente à une 'Barre de treillis (seulement N)' qui supporte indéfiniment des forces de traction, mais des forces de compression seulement jusqu'à atteindre la charge critique. Pour le cas Euler 2, cette force est déterminée comme suit :
Ce type de barre peut souvent contourner les instabilités qui apparaissent dans un calcul non linéaire selon la théorie II. ou III. Ordre en raison du flambement des barres de treillis. En remplaçant ces barres (en adéquation avec la réalité) par des barres de flambement, la charge critique est augmentée dans de nombreux cas.
Câble
Un câble ne peut être soumis qu'à des forces de traction. Avec une analyse itérative utilisant la théorie du câble (théorie III. Ordre), vous pouvez prendre en compte les forces longitudinales et transversales.
Les câbles conviennent aux modèles où de grandes déformations entraînent des changements significatifs des efforts internes. Pour les simple haubans comme pour un auvent, des barres tendues suffisent amplement.
Barre d'armature
Ce type de barre permet de modéliser l'acier d'armature lâche dans le modèle EF d'un élément en béton armé. Des zones de discontinuité peuvent ainsi être examinées sur la base de l'analogie de treillis (strut-and-tie en console, poutre avec ouvertures, etc.).
La barre d'armature possède 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 la Barre de treillis (seulement N), une barre d'armature ne présente qu'une rigidité tangentielle. Un comportement matériel non linéaire n'est pas encore possible.
Dans la section 'Paramètres', le type de barre est une armature lâche. D'autres types de barres d'armature sont disponibles si l'add-on Spannglieder est activé.
Attribuez dans la section 'Objets maîtres' les barres ou surfaces dans lesquelles se trouve la barre d'armature. Utilisez le bouton
. Avec le bouton
, vous pouvez alors connecter automatiquement la barre d'armature à l'objet maître.
Câble sur poulies
Ce type de câble ne reçoit également que des forces de traction et est calculé selon la théorie des câbles (théorie III. ordre). Cependant, un câble sur poulies ne peut être défini que sur une polyligne comportant au moins trois nœuds. Ce type de barre convient donc pour les éléments tendus très flexibles dont les forces longitudinales sont guidées par des points de déviation dans le modèle. Un exemple d'application est un palan.
Contrairement à un câble normal, seul un déplacement dans les nœuds internes en direction longitudinale (ux) est possible. La barre ne peut donc pas être soumise à des charges de barre agissant dans la direction locale y ou z. Seuls les déplacements ux et les forces axiales N sont pris en compte.
Aux nœuds internes de la polyligne, peu importe s'il y a un appui nodal ou si la barre est reliée à une autre structure : le système global du câble est analysé sur la longueur de la polyligne.
Barre de résultats
La barre de résultats convient pour intégrer les résultats de surfaces, volumes ou barres en une barre fictive. Par exemple, elle permet de lire les efforts tranchants résultants d'une surface pour la vérification de la maçonnerie.
La ligne d'une barre de résultats peut être placée librement dans le modèle. La barre de résultats n'a pas besoin d'être supportée ni connectée au modèle. Cependant, une section doit être assignée pour permettre le dimensionnement. Aucune charge ne peut être appliquée sur une barre de résultats.
Dans la section 'Intégrer tensions et forces', sélectionnez le type de barre de résultats pour définir la forme géométrique de la zone d'intégration. Dans la section 'Paramètres', vous pouvez ensuite définir les dimensions. Elles sont référencées à la ligne de la barre par rapport à son centre de gravité.
Définissez les surfaces, cellules de surface, corps de volume et barres dont les résultats doivent être inclus dans l'intégration dans la section 'Inclure les objets'. Choisissez alternativement 'Tous les objets' et excluez ensuite certains éléments dans la section 'Exclure de l'inclusion'.
Ligne de résultats
La ligne de résultats convient pour intégrer les résultats de surfaces, volumes ou barres dans une ligne. Cette ligne peut être placée librement dans le modèle.
Le principe correspond à un Barre de résultats. Cependant, vous n'avez pas besoin d'assigner de section. L'onglet 'Section' vous permet de lire la longueur de la ligne et éventuellement de la faire pivoter pour la présentation des résultats ; elle n'a pas d'autre fonction.
Transfert de charge
Ce type de barre vous permet d'appliquer des charges sur des objets qui sont connectés aux nœuds d'extrémité ou intermédiaires de la barre. La barre elle-même n'a pas de rigidité. Les critères de transfert de charge peuvent être définis dans un nouvel onglet.
Le transfert de charge est actuellement réalisé par la méthode des bandes. La charge appliquée sur la barre de transfert de charge - charge de barre ou charge nodale de type force, moment ou masse - est répartie proportionnellement sur les objets structurels communs les plus proches. Ce sont par exemple des nœuds appuyés, des barres, des nœuds de surface 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'.
La section 'Objets chargés' indique les numéros des nœuds aux points de raccordement aux objets adjacents auxquels les charges de la barre sont transférées. 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 de définir les propriétés de section pour les Open Web Steel Joists qui sont répertoriées par le Steel Joist Institute dans les tableaux "Virtual Joist". Ces profils de Virtual Joist représentent des poutres larges équivalentes qui se rapprochent de la surface de la courroie du profilé, du moment d'inertie effectif et du poids. La poutre est ainsi remplacée par une barre avec une section virtuelle. Cela permet de simuler des unités structurelles complexes telles qu'un treillis dans le système global.
Choisissez dans la liste la 'Série' de la poutre virtuelle.
Dans la liste 'Poutre virtuelle', vous pouvez ensuite définir le type exact.
Le bouton
de la section 'Section et matériau' permet d'importer la poutre virtuelle depuis la bibliothèque de sections.
Modèle de surface
Ce type de barre est principalement destiné à modéliser les poutres avec ouverture ou les affaiblissements de section tels que les traversées pour des conduits dans le modèle de barre. La barre est convertie en modèle de surface où les Ouvertures de barre sont disposées selon les instructions utilisateur. Cependant, la barre reste présente. Les prérequis suivants doivent être remplis :
- La section représente un profil mince normalisé ou paramétré avec une âme.
- Le matériau de la section est basé sur un modèle de matériau isotrope linéaire-élastique.
Avec le type de barre 'Modèle de surface', la barre existe à la fois comme objet de barre et 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 de surface ou le bouton
dans la barre d'outils.
Le maillage EF du modèle de surface est généré automatiquement, il ne peut pas être influencé actuellement. Dans le calcul structurel, le modèle de surface est utilisé. Les résultats des barres (comme pour une Barre de résultats, où les tensions des sous-surfaces de la barre sont intégrées en efforts internes de barre) et les résultats de surface sont alors disponibles pour l'évaluation. Le contrôle peut également être effectué ici via le Navigateur - Affichage ou le bouton
.
Le dimensionnement d'une barre de modèle de surface dans les add-ons est effectué avec les efforts internes de barre et la section transversale de la barre.
Comme illustré ci-dessus, plusieurs Barres rigides sont générées aux extrémités d'une barre de modèle de surface. Elles connectent le modèle de surface aux nœuds d'extrémité des barres adjacentes. Ainsi, la transmission correcte des efforts internes vers les objets 1D est garantie. Si plusieurs barres de modèle de surface se rejoignent, ces barres de couplage sont générées pour chaque barre.
Dans ce cas, définissez un excès de force pour la charge de barre au niveau de la section transversale. La charge est alors appliquée de manière réaliste au bord de la section transversale et reste également présente dans le modèle de surface.
Rigidité
Avec ce type de barre, vous pouvez utiliser une barre avec des rigidités définies par l'utilisateur. Les propriétés de rigidité sont définies dans le dialogue 'Nouvelle rigidité de barre' (voir chapitre Rigidités de barre).
Accouplement
Une barre d'accouplement est une barre virtuelle très rigide avec des extrémités rigides ou articulées. Quatre options sont disponibles pour coupler les degrés de liberté des nœuds de début et de fin 'Fixe' ou via une 'Rotule'. Les accouplements permettent de modéliser des situations spéciales de transfert de forces et de moments. Normales et forces transversales, ou moments de torsion et de flexion, sont directement transmis de nœud à nœud.
Ressort
Une barre de ressort offre la possibilité de représenter des propriétés de ressort linéaires ou non linéaires avec des plages d'action définissables. Pour une barre de ressort vous avez juste à définir la longueur de la barre Lz dans l'onglet 'Section', sans section : la rigidité de la barre provient des paramètres de ressort que vous définissez dans le dialogue 'Nouveau ressort de barre' (voir chapitre Ressorts de barre).
Amortisseur
Un amortisseur correspond en principe à une barre de ressort avec la propriété supplémentaire de 'coefficient d'amortissement'. Ce type de barre élargit les possibilités pour les analyses dynamiques selon la Méthode temporelle.
Comme pour une barre de ressort, vous avez juste à définir la longueur de la barre Lz dans l'onglet 'Section', sans section. La rigidité de la barre provient des paramètres de ressort que vous définissez dans le dialogue 'Nouveau ressort de barre' (voir chapitre Ressorts de barre). Vous pouvez contrôler les propriétés d'amortissement via le coefficient d'amortissement X.
Options
Dans cette section, vous pouvez définir d'autres propriétés de barre en cochant les cases.
Nœuds sur la barre
Avec un ou plusieurs nœuds sur la barre, vous pouvez diviser la barre en segments sans la séparer (voir chapitre Nœuds ).
Articulations
Vous pouvez poser des articulations sur une barre pour contrôler le transfert des efforts internes aux nœuds d'extrémité (voir chapitre Articulations de barre). L'entrée est verrouillée pour certains types de barres, car des articulations internes existent déjà. Vous pouvez attribuer séparément des articulations au 'Début de barre i' et à la 'Fin de barre j'.
Excentricités
Les excentricités permettent de connecter la barre aux nœuds d'extrémité de manière excentrique (voir chapitre Excentricités de barre). Vous pouvez attribuer séparément des excentricités au 'Début de barre i' et à la 'Fin de barre j'.
Appuis
Vous pouvez attribuer un appui à la barre qui s'applique sur toute sa longueur. Les degrés de liberté et les rigidités des ressorts sont définis dans les conditions d'appui (voir chapitre Appuis de barre).
Raidisseurs transversaux
Les raidisseurs transversaux sur la barre influencent la rigidité au gauchissement de la barre. Ils affectent le calcul avec torsion longitudinale en tenant compte de sept degrés de liberté (voir chapitre Raidisseurs transversaux de barre).
Ouvertures de barre
Les ouvertures de barre affectent les valeurs de section et le flux des efforts internes. Elles sont pertinentes pour le type de barre 'Modèle de surface'. Le chapitre Ouvertures de barre décrit comment définir le type et la position des ouvertures.
Non-linéarité
Vous pouvez appliquer une non-linéarité à la barre. Les propriétés non-linéaires sont définies comme des non-linéarités de barre (voir chapitre Non-linéarités de barre).
Points intermédiaires de résultats
Les points intermédiaires de résultats vous permettent de contrôler la sortie tabulaire des résultats le long de la barre. Les points de division sont à définir dans le dialogue 'Nouveau point intermédiaire de résultats de barre' (voir chapitre Points intermédiaires de résultats de barre).
Modifications d'extrémité
Avec les modifications d'extrémité, vous pouvez ajuster graphiquement la géométrie de la barre à ses extrémités. Cela permet de préparer les surplombs, raccourcissements ou arrondis pour l'affichage rendu.
'Allongement': Vous pouvez définir un 'Allongement' pour le début et la fin de la barre. Une valeur négative Δ résulte en un raccourcissement.
'Inclination': Vous pouvez couper chaque extrémité de la barre avec une inclinaison. Des angles d'inclinaison autour des deux axes de la barre y et z sont possibles. Un angle positif entraîne une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'axe positif respectif.
Activer le transfert de charge
La case à cocher permet de répartir la charge appliquée sur la barre, indépendamment de la rigidité de la barre, à l'aide d'un transfert de charge. Ainsi, la barre est efficace par sa rigidité dans le modèle. La répartition de la charge sur les objets adjacents 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, y compris la charge, ne sera pas prise en compte dans le calcul. Vous pouvez ainsi étudier comment le comportement structurel du modèle change si certaines barres ne sont pas efficaces. Les barres n'ont pas besoin d'être supprimées ; les charges restent également.