Limitations du logiciel
Dans tous les logiciels de calcul de structure aux éléments finis, y compris RFEM, chaque barre est représentée par un élément de ligne individuel situé au centre de gravité de la section. C’est ce qu’on appelle le rendu filaire. La barre comprend des informations internes telles que les propriétés du matériau ainsi que les propriétés géométriques, notamment la largeur et la hauteur, à utiliser dans les calculs d’analyse et de vérification. Cependant, lorsque les barres en intersection sont modélisées, le logiciel ne dispose pas d’informations immédiates telles que l’orientation des barres en intersection les unes par rapport aux autres ou, dans le cas de barres s’appuyant les unes sur les autres, l’aire d’appui est inconnue. Le logiciel ne reconnaît que ces éléments de ligne connectés en un seul point nodal.
Lorsque de petites barres sont connectées à de plus grandes poutres par appui vers le bas sur la face supérieure ou lorsque les barres sont soutenues à l’une ou l’autre de leurs extrémités ou sur la longueur par un type d’appui, la contrainte de barre perpendiculaire au fil doit être incluse dans les vérifications. Les vérifications de calculs de structures selon la norme NDS, 3.10.2 [1] et CSA O86, 6.5.7 et 7.5.9 [2] pour les appuis perpendiculaires au fil nécessitent de connaitre l’aire d’appui nette. En raison de cette exigence, le logiciel de calcul peut ignorer des facteurs importants tels que le facteur d’aire d’appui, Cb, [1] ou le facteur de longueur d’appui, KB, [2], ou la vérification est complètement ignorée.
La nouvelle fonctionnalité « appuis de calcul » de RFEM 6 permet désormais de définir ces informations et d’effectuer les vérifications complètes pour la contrainte de compression perpendiculaire au fil.
Flux de travail NDS 2018
Lors de la création d'une nouvelle définition d’appui de calcul, le « Type » doit être défini sur « Bois ». Les données d’entrée correspondantes selon la norme NDS sont alors activées. La case « Appui direct » indique que ce type de définition sera utilisé pour la vérification de la compression perpendiculaire au fil. La « Longueur de l’appui » est définie par l’utilisateur et doit spécifier la longueur totale de l’aire d’appui. La « Largeur de l’appui » est définie automatiquement comme la largeur de la barre appropriée, mais peut être remplacée. L'appui du bord indique si l'appui de portance se trouve sur l'axe supérieur +z de la barre, sur l'axe inférieur -z ou sur les deux. La case « Appui interne » indique si le facteur Cb doit être appliqué à la valeur de calcul de la compression de la barre perpendiculaire au fil, Fc⟂, d'après la section 3.10.4 [1]. Si cette option est cochée, un appui d’extrémité ne considérera pas Cb. La Valeur de calcul de la compression de la barre indiquée dans la NDS varie en fonction de la limite de déformation sélectionnée.
Une fois les informations d'entrée des appuis de calcul renseignées, les appuis de calcul peuvent être appliqués aux nœuds et aux barres appropriés sur la structure. Plusieurs appuis de calcul peuvent être nécessaires, car différents scénarios de portance peuvent se produire à différents endroits. RFEM permet à l'utilisateur de définir un Nom défini par l'utilisateur pour plusieurs définitions d'appui de calcul en haut de la boîte de dialogue pour des applications plus rapides et plus pratiques.
La vérification de la section sera effectuée dans le module complémentaire Vérification du bois en considérant la clause 3.10.2 [1]. Avec une barre en lamellé-collé, par exemple, la valeur de calcul ajustée de la compression perpendiculaire au fil, Fc⟂', est définie dans le Tableau 5.3.1 [1] avec l'équation suivante :
|
Fc⟂ |
Reference compression design value perpendicular to the grain |
|
CM |
Wet service factor |
|
Ct |
Temperature factor |
|
Cb |
Bearing area factor |
|
KF |
Format conversion factor (LRFD only) |
|
φ |
Resistance factor (LRFD only) |
Le facteur Cb est détaillé dans la clause 3.10.4 [1]. Cependant, Cb n'est applicable que si la Longueur d'appui définie dans la définition de l'appui de calcul est inférieure à 6 pouces et supérieure à 3 pouces jusqu'à l'extrémité d'une barre. De plus, Cb n'est applicable que pour les appuis intérieurs, qui doivent également être indiqués sous le type de définition comme indiqué ci-dessus. Si ces critères sont remplis, le module complémentaire Vérification du bois calcule et applique automatiquement Cb sur la base de l'équation suivante :
Le ratio de vérification de section est déterminé par le rapport entre l'effort de compression demandé perpendiculaire au fil et la valeur de calcul ajustée de la compression perpendiculaire au fil. Toutes les variables NDS, les formules et les références de code sont indiquées directement dans les détails de vérification du module complémentaire Vérification du bois, fournissant des résultats clairs et traçables.
Flux de travail CSA O86:19
Lors de la vérification selon la norme CSA O86:19, le même flux de travail ci-dessus pour la NDS peut être suivi pour le type de définition d'appui de calcul. Il existe cependant quelques différences importantes avec la norme CSA. Une nouvelle option, Vérification de la capacité portante critique , déterminera si la charge de compression est appliquée à une distance du centre de l'appui égale à la profondeur, d, de la barre indiquée dans la Fig. 6,2 [2]. Si tel est le cas, la résistance pondérée en compression perpendiculaire au fil est réduite par un facteur de 2/3, comme le montre l'Article 6.5.6.3.1 {%}#Refer [2]]] pour le bois de sciage et l'Article 7.5.9.3 .1 [2] pour le bois lamellé-collé. La zone de portance moyenne doit également être utilisée.
La limite des contraintes de flexion élevées pour le facteur Kb est également définie dans le type de définition d'appui. La longueur du facteur d'appui, Kb, peut être appliquée à la résistance en compression si l'aire d'appui ne se trouve pas dans les positions de contraintes de flexion élevées indiquées à la partie 6.5.6.5(b) [2]. L’utilisateur peut définir le rapport entre le moment appliqué et le moment admissible pour qu’il soit considéré comme une zone en flexion élevée.
Avec une barre en lamellé-collé, par exemple, la résistance pondérée en compression perpendiculaire au fil, Qr, est définie dans la partie 7.5.9.2 {%}#Refer [2]]] avec l'équation suivante :
|
Φ |
= 0.8 |
|
Fcp |
= fcp(KDKScpKT), where fcp is the specified strength in compression perpendicular to the grain, |
|
Ab |
Bearing area |
|
KB |
Length-of-bearing factor |
|
KZcp |
Size factor for bearing |
Le ratio de vérification de section est déterminé par le rapport entre la force de portance pondérée en fonction de la demande et la résistance pondérée en compression perpendiculaire au fil. Toutes les variables, formules et références de code de la norme CSA O86 sont indiquées directement dans les détails de vérification du module complémentaire Vérification du bois.
Résumé
Les contraintes de portance sont perpendiculaires au fil et font partie intégrante du calcul de barre selon les normes NDS 2018 et CSA O86:19. La zone de portance est généralement une variable inconnue pour cette vérification lors de l'utilisation d'un logiciel de calcul général, car toutes les barres sont représentées par un élément de ligne interne connecté aux points nodaux uniquement. Cependant, la nouvelle fonctionnalité « appui de calcul » de RFEM 6 permet désormais aux utilisateurs de spécifier la longueur et la largeur de la zone de portance, ce qui ouvre la voie à des vérifications en compression perpendiculaires au fil, qui n'étaient pas possibles auparavant.
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