Types de barre et articulations
Lors de la modélisation de structures filaires, les types de barre suivants sont généralement utilisés.
- Poutre : une barre rigide transférant tous les efforts internes
- Treillis : une barre avec une articulation de moment aux deux extrémités
- Traction : barre avec la rigidité EI défaillante en cas d’effort de compression
- Compression : une barre avec la rigidité EI défaillante en cas d’effort de traction
- Flambement : une barre avec la rigidité EI défaillante si la charge de flambement est dépassée
D’autres types de barre sont décrits dans le manuel en ligne de RFEM.
De plus, des propriétés non linéaires peuvent être définies pour les barres et les articulations. Cela vous permet de définir des critères d’échec spéciaux ou des relations non linéaires entre les efforts et les déformations. Cet article technique présente quelques options de modélisation à l’aide de types de barre et d’articulations à l’aide d’un exemple simple.
Toiture
Le système de toiture d’une grange, dont la structure porteuse en treillis a été construite de manière incorrecte, est le sujet de notre analyse : Une diagonale a été « oubliée » sur le treillis, occasionnant ainsi des déformations visibles, y compris sous une charge de poids propre. Cette barre indispensable à la capacité portante de la structure a été ajoutée par la suite. Ainsi, des dommages pourraient être évités.
Le modèle RFEM représente une section de la structure de la toiture. Les pannes de base sont présumées être des appuis fixes, le faîtage et les pannes centrales sont considérés comme des appuis latéraux avec un petit ressort de rotation. Pour simplifier l’application de la charge, la charge est appliquée par les chevrons de la toiture avec les zones d’application correspondantes. Pour l’exemple, les seuls cas de charge « Poids propre et structure » et « Neige » sont analysés.
Modèle en treillis avec articulations en ciseaux
Le système structurel est modélisé à l'aide de barres de poutre, qui obtiennent les articulations correspondantes aux emplacements avec des libérations de moment. Un modèle de barre en treillis pur ne serait pas correct, car certaines barres passent par les points d’intersection et transfèrent ainsi les moments. Le type de barre « Treillis (N uniquement) » est utilisé uniquement pour les deux bracons. Les diagonales manquantes peuvent être représentées dans le modèle par le type de barre « nulle ». Elles ne sont pas pris en compte dans le calcul.
Les articulations sont généralement liées aux axes de barre locaux xyz. Pour les structures filaires spatiales, cela vous permet de contrôler le transfert des efforts et des moments vers les barres connectées à un nœud commun. Dans le modèle, des articulations de moment locales sont utilisées pour les extrémités des barres qui ne transfèrent pas les moments en raison des assemblages bois simples (les poteaux aux extrémités supérieure et inférieure, par exemple). Cependant, des « articulations ciseaux » sont utilisées pour les barres continues mentionnées ci-dessus telles que les chevrons et les montants. Ils fournissent les effets de poutre continue pour les moments sur les paires de barres croisées respectives. Les articulations ciseaux sont toujours liées au système d’axes global XZY.
L’utilisation des articulations ciseaux est également décrite dans les FAQ 000177 et FAQ 001438 :
Certains types de barre, tels que les barres en treillis ou les barres comprimées, sont par définition pourvus d’articulations afin qu’elles n’aient pas à être définies en plus, les champs de saisie correspondants sont verrouillés.
Après le calcul du modèle, des déformations assez importantes peuvent être observées pour CC1 (charges permanentes).
Le calcul de la combinaison de calcul CO2 se termine par un message d’instabilité.
Modèle de treillis avec articulation agissant de façon non-linéaire
De plus, le scénario suivant est analysé pour l’exemple. Si l’assemblage du montant central à la semelle inférieure était conçue comme un assemblage à tenon pure, l’assemblage se desserrerait en raison de l’effort de traction dans le montant. Cet effet peut être considéré dans le modèle par une articulation d’effort axial agissant de manière non linéaire, ce qui permet à l’assemblage de devenir efficace uniquement pour les efforts de compression.
Le CC 1 est calculé en plusieurs itérations. En raison des efforts de traction dans le montant central, la connexion de la semelle inférieure est libérée de sorte que le système y soit découplé.
Une modélisation alternative peut être réalisée sous forme de libération nodale (voir le manuel en ligne).
Modèle de treillis rénové
Les deux barres nulles sont remplacés par des barres de flambement dans le treillis rénové. Ils agissent comme des barres de treillis, mais échouent pour les efforts de compression au-delà de la charge de flambement. Le calcul de la combinaison de calcul CO 2 selon l’analyse du second ordre s’exécute désormais sans interruption.
La déformation de la poutre-treillis montre l’effet du contreventement. Les flèches des chevrons sont causées par l’introduction de charge choisie pour cette section de la structure. Ils ne font pas l¤objet de cette analyse.
Conclusion
À l’aide de l'exemple d’une poutre treillis simple, nous avons montré comment les types de barre et les articulations peuvent être utilisés pour représenter la distribution des efforts internes et des moments de façon réaliste dans le modèle. Les articulations ciseaux jouent ici un rôle important car elles facilitent la modélisation des croisements de poutres dans les structures en bois. Des propriétés non linéaires peuvent également être assignées aux barres et aux articulations. Les barres nulles permettent d’analyser des variantes du modèle en un temps record.
