Problématique
En général, les bâtiments ne sont pas construits en une seule fois, mais par étapes. D'un point de vue structural, les différentes parties structurelles sont combinées dans un bâtiment pendant la construction. La structure conçue pour l'état final est disponible au plus tard une fois le processus de construction achevé. La structure passe par différentes étapes de construction avant d'atteindre l'état final.
Lorsque les parties structurelles sont ajoutées à la structure pendant la construction, leur poids propre est actif. Le poids propre effectif doit être dérivé soit de la structure elle-même, soit des structures auxiliaires, et implémenté dans le sol à bâtir. Cela s'applique également aux charges limitées dans le temps, qui peuvent survenir en raison de la méthode de construction ou des conditions environnementales pendant la construction. Les éléments structuraux efficaces et les systèmes structuraux utilisés dépendent également des méthodes de construction et du processus de construction. Selon que la structure ou les parties individuelles sont utilisées pour l'application de charges pendant la construction, les parties structurelles d'un bâtiment sont déjà soumises à des charges avant l'étape finale, ce qui entraîne des déformations.
Possibilités dans RFEM
RFEM offre deux options de base pour afficher ou considérer les étapes de construction d'un bâtiment. Pour ce faire, le module additionnel RF-STAGES est d'abord disponible. Deuxièmement, RFEM offre la possibilité de désactiver les éléments structuraux individuels dans les cas de charge et les combinaisons de charges.
Le module additionnel RF-STAGES analyse la structure dans les différentes étapes de construction à l'aide d'un calcul MEF non linéaire. Cette méthode vous permet de considérer les non-linéarités et les redistributions dues à la suppression des éléments structuraux. Un système d'équations est créé, puis modifié et calculé par étapes en fonction des paramètres définis. Il s'agit d'un calcul itératif. Les conditions d'équilibre doivent être remplies pour chaque étage.
[K (u)] ∙ {u} = {F}
K ... matrice de rigidité
{u} ... vecteur de déformation
{F} ... vecteur de force
Dans RFEM, vous pouvez désactiver les éléments structuraux individuels (barres, surfaces, solides, appuis nodaux, appuis linéiques, appuis surfaciques) pour un cas de charge ou une combinaison de charges. Cette option vous permet d'afficher les étapes de construction simples; par exemple, un système de construction linéaire. Pour que chaque étape de construction soit considérée, vous devez créer un cas de charge propre ou un cas de charge avec des charges permanentes. Dans RFEM, vous pouvez cocher la case «Désactiver» dans les paramètres de calcul du cas de charge. Dans le dernier onglet, les différentes parties de la structure peuvent être désactivées, ce qui ne sera pas efficace au moment de la construction.
Les résultats des différentes étapes peuvent être superposés ultérieurement dans une combinaison de résultats. Avec cette approche, veuillez noter qu'il s'agit d'une superposition linéaire des résultats des étages individuels, qui sont calculés sur un système non déformé.
Comparaison des deux options dans l'exemple
Une comparaison des deux méthodes est maintenant présentée sur un exemple général de construction de bâtiments. Cet exemple est une structure en béton armé de quatre étages conçue en quatre étapes. Les différents étages sont construits les uns après les autres et aucune partie structurale n'est enlevée au cours de la construction.
Résultat (max uZ [mm] | Modèle):
7,06 | Modèle dans RF-STAGES
7,06 | Modèle RFEM avec étapes de construction
7,89 | Modèle RFEM sans étapes de construction
Conclusion
Cet exemple montre qu'il est possible d'afficher des étapes simples de construction dans RFEM en désactivant des éléments structuraux. Malgré des méthodes fondamentalement différentes, les mêmes déformations sont obtenues dans RFEM et RF-STAGES. De plus, l'exemple montre que la considération des étapes de construction pour un bâtiment de quatre étages a un effet évident sur les déformations dues aux charges permanentes et fixes. En considérant les étapes de construction, les déformations résultantes sont environ 10% inférieures aux déformations résultant du calcul sur l'ensemble du modèle.
Base de connaissance