Description
Une poutre en béton armé est calculée comme une poutre à deux travées avec un porte-à-faux. La section varie le long de la poutre (section à inertie variable). Les efforts internes, les armatures longitudinales et de cisaillement requises pour l'état limite ultime sont calculés et comparés aux résultats dans [1].
Matériau | Béton C25/30 | Module d'élasticité | E | 31000 | N/mm2 |
Valeur de calcul de la résistance du béton en compression | fcd | 14,167 | N/mm2 | ||
Acier de béton armé B500S(B) | Limite caractéristique d'élasticité | fyk | 500,000 | N/mm2 | |
Limite d'élasticité de calcul | fyd | 434,783 | N/mm2 | ||
Géométrie | Structure | Longueur du porte-à-faux | leff,porte-à-faux | 4,000 | m |
Longueur de travée 1 | leff,1 | 8,000 | m | ||
Longueur de travée 2 | leff,2 | 8,000 | m | ||
Section | Hauteur | h | 1500 | mm | |
Largeur | b | 2620 | mm | ||
Hauteur de semelle | hf | 150 | mm | ||
Largeur de l'âme | bw | 380 | mm | ||
Enrobage de béton | cnom | 35 | mm | ||
Charges | Charges permanentes | CC1 | gk,1 | 10,500 - 90,000 (trapezoïdal) | kN/m |
CC2 | Gk,2 | 216,000 | kN | ||
CC3 | Gk,3 | 416,000 | kN | ||
Charges d'exploitation | CC4 | qk,1,1 | 40,000 | kN/m | |
CC5 | qk,1,2 | 40,000 | kN/m | ||
CC6 | qk,1,3 | 30,000 | kN/m | ||
CC7 | Qk,2 | 284,000 | kN |
Paramètres RFEM
- Considération de la redistribution limitée des moments d'appui selon 5.5
- Réduction des moments ou dimensionnement pour les moments au nu de l'appui monolithique selon 5.3.2.2
- Réduction des efforts tranchants au nu de l'appui et distance d selon 6.2.1(8)
- Le type de distribution de la section est à inertie variable au début de la barre, pour prendre en compte le changement de hauteur de la section.
Résultats
- Moment fléchissant et effort tranchant des charges d'exploitation et permanentes
Moment fléchissant et effort tranchant dûs à gk,1 Effort interne Unité RFEM / Solution analytique Travée 1 Travée 2 Axe A Axe B Axe C Moment fléchissant [kNm] RFEM 248,890 432,840 -296.460 -645.760 0 Solution analytique 249,000 433,000 -296,000 -646.000 0 Effort tranchant [kN] RFEM -43,330 80,830 -201,000/316,340 -403,660/440,720 -279,280 Solution analytique -44,000 81,000 -201,000/316,000 -404,000/441,000 -279,000
Moment fléchissant et effort tranchant dûs à Gk,2 | |||||||
Effort interne | Unité | RFEM / Solution analytique | Travée 1 | Travée 2 | Axe A | Axe B | Axe C |
Moment fléchissant | [kNm] | RFEM | -305,850 | 101,850 | -815,400 | 203,720 | 0 |
Solution analytique | -306,000 | 102,000 | -815,000 | 204,000 | 0 | ||
Effort tranchant | [kN] | RFEM | 127,390 | -25,460 | - 215,670/127,390 | -127,390/-25,460 | -25,460 |
Solution analytique | 127,000 | -25,500 | -216,000/127,000 | -127,000/-25,500 | -25,500 |
Moment fléchissant et effort tranchant dûs à Gk,3 | |||||||
Effort interne | Unité | RFEM / Solution analytique | Travée 1 | Travée 2 | Axe A | Axe B | Axe C |
Moment fléchissant | [kNm] | RFEM | 676,040 | -155,960 | 0 | -311,920 | 0 |
Solution analytique | 676,000 | 156,000 | 0 | -312,000 | 0 | ||
Effort tranchant | [kN] | RFEM | 169,010/-246,990 | -38,990 | 169,010 | -246,990/38,990 | 38,990 |
Solution analytique | 169,000/247,000 | 39,000 | 169,000 | -247,000/39,000 | 39,000 |
Moment fléchissant et effort tranchant dûs à qk,1,1 | |||||||
Effort interne | Unité | RFEM / Solution analytique | Travée 1 | Travée 2 | Axe A | Axe B | Axe C |
Moment fléchissant | [kNm] | RFEM | -120,100 | 40,000 | -320,200 | 79,950 | 0 |
Solution analytique | -120,220 | 40,030 | -320,490 | 80,060 | 0 | ||
Effort tranchant | [kN] | RFEM | 50,070 | -10,000 | -160,000/50,020 | 50,020/-10,000 | -10,000 |
Solution analytique | 50,000 | -10,010 | -160,000/50,070 | 50,070/-10,010 | -10,010 |
Moment fléchissant et effort tranchant dûs à à qk,1,2 | |||||||
Effort interne | Unité | RFEM / Solution analytique | Travée 1 | Travée 2 | Axe A | Axe B | Axe C |
Moment fléchissant | [kNm] | RFEM | 240,020 | -79,980 | 0 | -159,960 | 0 |
Solution analytique | 240,000 | -80,000 | 0 | -160,000 | 0 | ||
Effort tranchant | [kN] | RFEM | -19,990 | 19,990 | 140,010 | -179,990/19,999 | 19,999 |
Solution analytique | -20,000 | 20,000 | 140,000 | -180,000/20,000 | 20,000 |
Moment fléchissant et effort tranchant dûs à qk,1,3 | |||||||
Effort interne | Unité | RFEM / Solution analytique | Travée 1 | Travée 2 | Axe A | Axe B | Axe C |
Moment fléchissant | [kNm] | RFEM | -59,980 | 180,010 | 0 | -119,970 | 0 |
Solution analytique | -60,000 | 184,000 | 0 | -120,000 | 0 | ||
Effort tranchant | [kN] | RFEM | -15,000 | 15,000 | -15,000 | -15,000/135,000 | -105,000 |
Solution analytique | -15,000 | 15,000 | -15,000 | -15,000/135,000 | -105,000 |
Moment fléchissant et effort tranchant dûs à Qk,2 | |||||||
Effort interne | Unité | RFEM / Solution analytique | Travée 1 | Travée 2 | Axe A | Axe B | Axe C |
Moment fléchissant | [kNm] | RFEM | 461,530 | -106,470 | 0 | -212,950 | 0 |
Solution analytique | 462,000 | -106,500 | 0 | -213,000 | 0 | ||
Effort tranchant | [kN] | RFEM | 115,380/-168,620 | 26,620 | 115,380 | -168,620/26,620 | 26,620 |
Solution analytique | -169,000/115,000 | 26,600 | 115,000 | -15,000/135,000 | -169,000/26,600 |
- Efforts internes
Le tableau ci-dessous contient toutes les combinaisons de charges de l'état limite ultime :Combinaison de charges Cas de charge assignés CO1 1,00·CC1 + 1,00·CC2 + 1,00·CC3 CO2 1,35·CC1 + 1,35·CC2 + 1,35·CC3 + 1,50·CC4 + 1,50·CC5 + 1,50·CC6 + (1,50·0,80)·CC7 CO3 1,35·CC1 + 1,35·CC2 + 1,35·CC3 + (1,50·0,70)·CC4 + (1,50·0,70)·CC5 + (1,50·0,70)·CC6 + 1,50·CC7 CO4 1,35·CC1 + 1,00·CC2 + 1,35·CC3 + 1,50·CC5 + 1,50·CC6 + (1,50·0,80)·CC7 CO5 1,35·CC1 + 1,00·CC2 + 1,35·CC3 + (1,50·0,70)·CC5 + 1,50·CC7 CO6 1,00·CC1 + 1,35·CC2 + 1,35·CC3 + (1,50·0,70)·CC4 + 1,50·CC7 CO7 1,35·CC1+1,00·CC2+1,35·CC3+(1,50·0,70)·CC5+(1,50·0,70)·CC6+1,50·CC7 CO8 1,35·CC1 + 1,35·CC2 + 1,00·CC3 + 1,50·CC4 + 1,50·CC6 CO9 1,35·CC1 + 1,35·CC2 + 1,35·CC3 + 1,50·CC4 + 1,50·CC5 + (1,50·0,80)·CC7
Action | Unité | Combinaisons de charge | Résultat dans RFEM | Résultat de référence | Ratio |
MEd,A | kNm | CO8 | -1981,830 | -1980,000 | 1,00 |
MEd,B | kNm | CO4 | -1764,600 | -1765,000 | 0,99 |
MEd,1 | kNm | CO5 | 1887,120 | 1887,000 | 1,00 |
MEd,2 | kNm | CO8 | 885,540 | 895,000 | 0,99 |
VEd,A,li | kN | CO2 | -802,500 | -803,000 | 0,99 |
VEd,A,re | kN | CO9 | 1250,770 | 1250,000 | 1,00 |
VEd,1,li | kN | CO6 | 582,090 | 581,000 | 1,00 |
VEd,1,re | kN | CO7 | -554,660 | -555,000 | 0,99 |
VEd,B,li | kN | CO4 | -1245,820 | -1246,000 | 0,99 |
VEd,B,re | kN | CO4 | -886,580 | -887,000 | 0,99 |
VEd,C | kN | CO8 | -544,930 | -545,000 | 0,99 |
- Armatures longitudinales requises
Dans la littérature spécialisée, une redistribution de 15 % des moments a été considérée à l'appui B dans la combinaison de charges 4 et une redistribution de 12 % des moments a été considérée dans la combinaison de charges 7. En revanche, RFEM applique la même redistribution des moments à toutes les combinaisons de charges. Il est nécessaire d'ajuster le modèle RFEM afin de faciliter une comparaison pertinente avec la littérature spécialisée. Ensuite, nous vous présenterons la solution réelle fournie par RFEM.
Comparaison des résultats de RFEM aux résultats de la littérature spécialisée :
Appui A :
La poutre est reliée de manière monolithique à l'appui, ainsi, le moment critique de calcul se trouve au nu de l'appui.Cependant, la littérature néglige l'influence de la charge lors du calcul du moment au bord de l'appui. Pour pouvoir effectuer une comparaison pertinente avec les résultats de RFEM, il est nécessaire de recalculer le modèle en considérant l'influence de la charge. Le moment de calcul au nu de l'appui sans considération de l'influence de charge, MEd, est de -1819,0 kNm. En considérant l'effet des charges, MEd augmente jusqu'à -1823.0 kNm.
To enable a meaningful comparison with the results in RFEM, it is necessary to recalculate it while considering the influence of the load. The design moment at the face of the support without load influence consideration, MEd, is <nowiki>-</nowiki>1819.0 kNm. Considering the effect of the loads, MEd increases to <nowiki>-</nowiki>1823.0 kNm.
RFEM Solution analytique Ratio Cas de charge Moment fléchissant de calcul MEd Armatures requises As,stat,tot Moment fléchissant de calcul MEd Armatures requises As,stat,tot MEd As,stat,tot [kNm] [cm2] [kNm] [cm2] [kNm] [cm2] CO8 -1824,790 32,50 -1823,000 31,60 1,00 1,02
Dans la littérature spécialisée, on suppose que la hauteur de la section au bord de l'appui est égale à la hauteur de section au centre de l'appui. Cependant, la hauteur réelle de la section est considérée dans RFEM en raison de la section à inertie variable. Les armatures requises sont donc plus élevées dans RFEM.
Appui B :
La combinaison de charges critique dans ce cas est la combinaison de charges 4. Pour correspondre à la littérature, le ratio de redistribution des moments dans l'appui B est défini à 0,850.
Appui B RFEM Solution analytique Ratio Cas de charge Moment fléchissant de calcul MEd Armatures requises As,stat,tot Moment fléchissant de calcul MEd Armatures requises As,stat,tot MEd As,stat,tot [kNm] [cm2] [kNm] [cm2] [kNm] [cm2] CO4 -1345,870 22,40 -1360,000 22,80 0,99 0,98 Lors du calcul du moment de calcul, la littérature spécialisée prend en compte que le moment au nu de l'appui ne doit pas être inférieur à 65 % du moment d'extrémité fixé (DIN EN 1992-1-1, 5.3.2.2). Cette condition n'est pas implémentée dans RFEM. Cela explique la différence sur le moment de calcul.
This condition is not implemented in RFEM.Travée 1 :
Comme la poutre est définie comme une barre continue dans RFEM, une largeur efficace beff ne peut pas être définie à chaque travée. La valeur la plus faible des deux largeurs efficaces des travées 1 et 2 est utilisée pour la simplification. beff est alors définie à 2,620 m.
The smallest value from the two effective widths from span 1 and 2 is used for simplification. beff is than set to 2.620 m.La littérature considère une redistribution des moments de 12 % pour la combinaison de charges 7, le ratio de redistribution des moments dans l'appui central est donc désormais défini à 0,880.
Travée 1 RFEM Solution analytique Ratio Cas de charge Moment fléchissant de calcul MEd Armatures requises As,stat,tot Moment fléchissant de calcul MEd Armatures requises As,stat,tot MEd As,stat,tot [kNm] [cm2] [kNm] [cm2] [kNm] [cm2] CO7 1926,280 30,13 1927,000 33,10 0,99 0,91 Travée 2 :
Dans ce cas, aucune redistribution des moments n’est considérée. Le ratio de redistribution des moments est défini à 1,000.
Travée 2 | ||||||
RFEM | Solution analytique | Ratio | ||||
Cas de charge | Moment fléchissant de calcul MEd | Armatures requises As,stat,tot | Moment fléchissant de calcul MEd | Armatures requises As,stat,tot | MEd | As,stat,tot |
[kNm] | [cm2] | [kNm] | [cm2] | [kNm] | [cm2] | |
CO8 | 885,520 | 13,79 | 895,000 | 15,10 | 0,99 | 0,91 |
Dans la littérature spécialisée, les armatures longitudinales requises sont déterminées à l'aide de méthodes d'approximation pour les poutres en T selon le carnet 425 du DAstb (comité allemand du béton armé).
Dans cette méthode, la force de compression dans la semelle est supposée être au centre de la semelle (hf/2). Dans RFEM, l'armature requise est déterminée à l'aide d'une analyse de section. Les armatures requises sont donc inférieures à ce qui est indiqué dans la littérature spécialisée.
in RFEM, the required reinforcement is determined with a cross-section analysis.Solution fournie par RFEM
La redistribution des moments dans l'appui central est désormais définie à 15 % pour toutes les combinaisons de charges. Les résultats sont résumés dans les tableaux ci-dessous.
Appui A :
le cas de charge 8 produit le moment fléchissant le plus élevé, il est donc déterminant.
Appui A | ||
Cas de charge | Moment fléchissant de calcul MEd | Armatures requises As,stat,tot |
[kNm] | [cm2] | |
CO8 | -1824,840 | 32,32 |
Appui B :
Appui B : | ||
Cas de charge | Moment fléchissant de calcul MEd | Armatures requises As,stat,tot |
[kNm] | [cm2] | |
CO4 | -1345,890 | 22,40 |
Travée 1 :
Lorsque la redistribution des moments est considérée dans toutes les combinaisons de charges, CO5 présente le moment fléchissant de calcul le plus élevé de la travée 1.
Travée 1 : | ||
Cas de charge | Moment fléchissant de calcul MEd | Armatures requises As,stat,tot |
[kNm] | [cm2] | |
CO5 | 2005,410 | 31,44 |
Travée 2 :
CO8 a un moment après redistribution des moments MEd de 940 kNm.
Travée 2 : | ||
Cas de charge | Moment fléchissant de calcul MEd | Armatures requises As,stat,tot |
[kNm] | [cm2] | |
CO8 | 940,000 | 14,73 |
Armatures d'effort tranchant
Armatures d'effort tranchant dans le porte-à-faux :
Pour déterminer les cadres requis dans le porte-à-faux, 3 positions sont examinées. Les résultats sont résumés dans le tableau ci-dessous :
The results are summarized in the table below:Porte-à-faux | ||||||
Position x | Paramètre | Symbole | Unité | RFEM | Solution analytique | Ratio |
x = 0,45 m | Hauteur efficace | d | [m] | 0,940 | 0,920 | 1,02 |
Bras de levier interne | Z | [m] | 0,848 | 0,828 | 1,02 | |
Effort tranchant | VEd | [kN] | -327,190 | -328,000 | 0,99 | |
Moment fléchissant de calcul | MEd | [kNm] | -73,320 | -74,000 | 0,99 | |
Composante d'effort tranchant de l'effort dans la zone en compression | Vccd | [kN] | 12,550 | 13,000 | 0,99 | |
Effort tranchant de calcul | VEd,red | [kN] | 314,640 | 314,000 | 1,0 | |
Capacité de cisaillement sans armature | Vrd,cc | [kN] | 219,420 | 221,00 | 0,99 | |
Inclinaison de la bielle de compression | cot Θ | [-] | 3,0 | 3,0 | 1,0 | |
Capacité de la bielle en compression | Vrd,max | [kN] | 996,230 | 1003,000 | 0,99 | |
Armatures requises | asw,req | [cm2/m] | 2,84 | 2,91 | 0,98 | |
x = 1,37 m | Hauteur efficace | d | [m] | 1,070 | 1,050 | 1,02 |
Bras de levier interne | z | [m] | 0,965 | 0,945 | 1,02 | |
Effort tranchant | VEd | [kN] | -417,720 | -418,000 | 1,00 | |
Moment fléchissant de calcul | MEd | [kNm] | -414,250 | -415,000 | 1,00 | |
Composante d'effort tranchant de l'effort dans la zone en compression | Vccd | [kN] | 62,210 | 66,000 | 0,94 | |
Effort tranchant de calcul | VEd,red | [kN] | 355,510 | 353,000 | 1,01 | |
Capacité de cisaillement sans armature | Vrd,cc | [kN] | 250,070 | 252,000 | 0,99 | |
Inclinaison de la bielle de compression | cot Θ | [-] | 3,0 | 3,0 | 1,0 | |
Capacité de la bielle en compression | Vrd,max | [kN] | 1135,860 | 1144,000 | 0,99 | |
Armatures requises | asw,req | [cm2/m] | 2,83 | 2,86 | 0,99 | |
x = 2,37 m | Hauteur efficace | d | [m] | 1,210 | 1,190 | 1,02 |
Bras de levier interne | z | [m] | 1,090 | 1,070 | 1,02 | |
Effort tranchant | VEd | [kN] | -541,800 | -543,000 | 1,0 | |
Moment fléchissant de calcul | MEd | [kNm] | -891,790 | -893,00 | 1,00 | |
Composante d'effort tranchant de l'effort dans la zone en compression | Vccd | [kN] | 118,250 | 125,000 | 0,95 | |
Effort tranchant de calcul | VEd,red | [kN] | 423,550 | 418,000 | 1,01 | |
Capacité de cisaillement sans armature | Vrd,cc | [kN] | 283,220 | 285,000 | 0,99 | |
Inclinaison de la bielle de compression | cot Θ | [-] | 3,0 | 3,0 | 1,0 | |
Capacité de la bielle en compression | Vrd,max | [kN] | 1286,410 | 1298,000 | 0,99 | |
Armatures requises | asw,req | [cm2/m] | 2,98 | 2,99 | 1,0 |
Travée 1 :
La position de barre déterminante pour le calcul des cadres dans le champ 1 se trouve à une distance d du bord droit de l'appui A.
Travée 1 | |||||
Paramètre | Symbole | Unité | RFEM | Solution analytique | Rapport |
Hauteur efficace | d | [m] | 1,440 | 1,430 | 1,00 |
Effort tranchant au niveau de l'appui A | VEd, A | [kN] | 1250,770 | 1250,000 | 1,00 |
Effort tranchant de calcul | VEd,A,re | [kN] | 952,430 | 954,000 | 1,00 |
Capacité de cisaillement sans armature | VRd,cc | [kN] | 346,210 | 343,000 | 1,00 |
Inclinaison de la bielle de compression | cot Θ | [-] | 1,88 | 1,87 | 1,00 |
Armatures d'effort tranchant requises | asw,req | [cm2/m] | 8,95 | 9,11 | 0,98 |
Travée 2 :
Le calcul des cadres est similaire à celui de la travée 1.
Travée 2 | |||||
Paramètre | Symbole | Unité | RFEM | Solution analytique | Ratio |
Hauteur efficace | d | [m] | 1,440 | 1,440 | 1,02 |
Effort tranchant au niveau de l'appui B | VEd,B | [kN] | 886,580 | 855,000 | 1,03 |
Effort tranchant de calcul | VEd,B,re | [kN] | 613,100 | 584,000 | 1,05 |
Capacité de cisaillement sans armature | VRd,cc | [kN] | 346,210 | 343,000 | 1,00 |
Inclinaison de la bielle de compression | cot Θ | [-] | 2,75 | 2,91 | 0,95 |
Armatures d'effort tranchant requises | asw,req | [cm2/m] | 3,94 | 3,58 | 1,10 |
Les différences dans les résultats de la travée 2 sont dues au fait que la littérature spécialisée a considéré l'effort tranchant au niveau de l'appui B après la redistribution des moments. Cependant, la redistribution des moments n'influence pas le calcul de l'effort tranchant dans RFEM.