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sensd.07 - Déversement (2nd ordre)

sensd.07

Points importants

Capturez la réponse de déversement des profils en acier par simulation numérique avec des éléments de poutre de 7 degrés de liberté.
Un solveur de 7 degrés de liberté vous permet de déterminer Mcr via l'analyse des valeurs propres ou d'effectuer une analyse non linéaire complète dans laquelle les effets de second ordre couvrent également la déformation en torsion et la distorsion.
Une analyse non linéaire complète élimine la nécessité d'effectuer des contrôles de stabilité dans le module Conception acier.

 

Le module sensd.07 établit un lien bidirectionnel avec le solveur Frilo BTII, dans lequel les calculs MEF sont effectués avec des éléments présentant 7 degrés de liberté par nœud. Ce type de formulation d'élément capture correctement le gauchissement dans l'élément ainsi que tout déversement susceptible de se produire.

L'élément concerné est exporté et analysé, en prenant en compte les conditions annexes et les charges appliquées dans SCIA Engineer. Il est possible de simuler différents scénarios de charge en trois dimensions. Les résultats peuvent s'avérer utiles par la suite pour les vérifications à l'état limite ultime (ELU) et à l'état limite de service (ELS), y compris pour la résistance au feu.

Lateral-Torsional Buckling (LTB) (2nd order) Lateral-Torsional Buckling (LTB) (2nd order) Lateral-Torsional Buckling (LTB) (2nd order) Lateral-Torsional Buckling (LTB) (2nd order)

Fonctionnement

Il est possible d'analyser les éléments laminés à chaud ou formés à froid aussi bien à l'aide de sections droites ouvertes (par exemple, une section en I ou en U) que fermées (par exemple, RHS). Un élément de poutre unique est extrait de la structure et est analysé comme une poutre isolée avec :

  • des conditions annexes appropriées (y compris celles liées à la torsion et au gauchissement) ;
  • les forces aux extrémités de la poutre (calculées dans SCIA Engineer) ;
  • toutes les charges appliquées sur la poutre ;
  • les contraintes intermédiaires (diaphragmes, contraintes LTB, poutres liées) ;
  • les imperfections initiales (utilisées uniquement dans le cas d'une analyse de 2nd ordre).

Dans les deux types d'applications (c'est-à-dire, le moment de flambement critique ainsi que l'analyse de 2nd ordre), Frilo BTII envoie les résultats à SCIA Engineer, où ils peuvent être affichés et/ou ajoutés à la Note de Calcul.

Charges

Le logiciel établit une distinction entre les charges appliquées au centre de gravité d'une section et les charges appliquées au centre de cisaillement. Les charges qui ne sont pas appliquées au centre de cisaillement d'une section sont complétées par des moments de torsion supplémentaires (déterminés automatiquement par le logiciel).

Différents types de charges peuvent être appliqués sur l'élément analysé : les efforts et moments ponctuels et répartis, ainsi que toute combinaison de ceux-ci. Le poids propre est converti en charge linéaire équivalente sur la poutre. Des charges mobiles peuvent être également définies, par exemple pour concevoir des chemins de roulement.

Appuis intermédiaires

Ce module analyse les poutres chargées en 3D avec les éventuelles conditions annexes. Les contraintes intermédiaires suivantes sont prises en considération :

  • Les appuis intermédiaires discrets le long de la poutre analysée : ceux-ci peuvent être disposés et orientés librement dans l'environnement 3D. Ils se caractérisent par une distance définie par l'utilisateur à partir du centre de cisaillement de la section. Ils peuvent être rigides ou souples (la rigidité des ressorts étant définie par l'utilisateur).
  • Les appuis continus (ceux-ci font office de fondation élastique) : ceux-ci peuvent être orientés librement et vous pouvez spécifier leur rigidité et leur distance par rapport au centre de cisaillement.
  • Le module Conception acier ne prend pas en compte les contraintes de déversement (ou autres) lorsqu'elles sont situées sur le côté d'un élément soumis à une traction. Le module esasd.07 ne prend pas en compte lesdites contraintes lors des vérifications de conception. Bien que les contraintes aient un effet plus limité sur le côté soumis à une traction que sur le côté soumis à une compression, il est nécessaire de prendre ce facteur en compte pour obtenir une conception plus économique.

Les contraintes latérales intermédiaires sont définies via les entités SCIA Engineer : les contraintes LTB, les diaphragmes et les poutres liées.

  • Les contraintes LTB sont transformées en ressorts élastiques dans Frilo BTII.
  • Les diaphragmes sont transformés en fondations élastiques (ressorts linéaires et ressorts en rotation).
  • Les poutres qui sont connectées à celle qui est analysée sont transformées en appuis avec une contrainte élastique.

Imperfections

Les imperfections initiales sont prises en considération lors de l'analyse de 2nd ordre de la stabilité de la poutre.

  • Les imperfections de courbure dans la direction de la flexion selon l'axe faible sont toujours prises en compte, comme recommandé dans la norme EN 1993-1-1, Article 5.3.4 (3). D’après cette norme, seules ces imperfections doivent être prises en considération lors d'un calcul de 2nd ordre tenant compte du déversement.
  • L'excentricité dans la direction de la flexion selon l'axe fort doit également être prise en compte, si nécessaire.
  • Pour toute vérification basée sur les normes DIN, ONORM, EC-EN et EAE, la taille des imperfections initiales peut être calculée conformément à la norme de conception.

Calcul de valeur propre Mcr

  • Dans cette application du module, la charge de bifurcation correspondant au mode propre de déversement est calculée.
  • Ensuite, cette valeur de moment critique est renvoyée vers SCIA Engineer, où les facteurs de réduction de la stabilité y sont déterminés via la méthode de barre équivalente.
  • La méthode peut être utilisée avec les normes nationales suivantes : EN 1993-1, ENV 1993-1, SIA 263, DIN 18800, ÖNORM B 4300, NEN 6770/6771, IS 800, EAE 2004.

Calcul de 2nd ordre de la torsion et du gauchissement

Dans ce module, vous pouvez réaliser une analyse de 2nd ordre à l'état limite ultime (ELU) et à l'état limite de service (ELS) pour les éléments de poutre, quels que soient leurs types d'appui et de charge.

  • Les efforts internes, la déformation élastique, les contraintes normales et les contraintes de cisaillement sont calculés en tenant compte des déformations liées au gauchissement. Un 7e niveau supplémentaire de liberté représente la valeur de gauchissement dans la section droite.
  • Les conditions annexes sont définies séparément pour la torsion et le gauchissement. De cette façon, un élément peut être fixé aux deux extrémités contre la torsion, tandis que le gauchissement demeure sans contrainte.
  • En utilisant les résultats du calcul de 2nd ordre qui capture les déversements, de nombreux contrôles prescrits par la norme peuvent être ignorés. Par conséquent, seules les contraintes doivent être contrôlées (de manière similaire à la méthode générale décrite dans la norme EN 1993-1-1).
  • Les moments de torsion et de gauchissement calculés (torsion de St. Venant, torsion non uniforme et bi-moment) sont utilisés ensuite lors d'un contrôle de contrainte dans SCIA Engineer.
  • Le contrôle de contrainte prend en compte l'effet normal dans l'élément de poutre (calculé dans SCIA Engineer) ainsi que les valeurs maximales des efforts tranchants et des moments de flexion (obtenus tous deux à partir du calcul dans SCIA Engineer ou à partir du solveur Frilo BTII).
  • En cas de torsion dans l'élément, il est vivement recommandé d'effectuer une analyse de 2nd ordre plutôt qu'un calcul de valeur propre.
  • La méthode peut être utilisée avec les normes nationales suivantes : EN 1993-1, ENV 1993-1, SIA 263, DIN 18800, ÖNORM B 4300, NEN 6770/6771, EAE 2004.

Limitations

  • Seule la réponse du matériau élastique de façon linéaire est prise en charge.
  • Le module d'élasticité et le module de cisaillement doivent être constants le long de toute la poutre.
  • Les poutres analysées doivent être droites.
  • L'analyse numérique dans le solveur BTII ignore les effets normaux le long de l'axe de la poutre. Toutefois, ceux-ci sont pris en compte dans les contrôlées finaux effectués dans SCIA Engineer.

Exportation vers Frilo BTII

Si l'application autonome Frilo BTII a été installée, il est possible d'y exporter directement une poutre à partir SCIA Engineer avec le bouton d'action « Exporter vers BTII ». Les propriétés appropriées et les données supplémentaires sont également exportées.

Quelques fonctionnalités supplémentaires sont disponibles dans la version autonome de BTII. En voici quelques exemples :

  • Pour les sections ouvertes, d'autres considérations viennent s'ajouter pour la semelle secondaire en flexion en raison de la charge excentrique sur la semelle inférieure. La contrainte supplémentaire générée par la semelle secondaire en flexion est prise en considération lors de la vérification de contrainte finale.
  • Diverses charges mobiles peuvent être définies dans l'application autonome. qui seront utilisées pour vérifier différents types de poutres de grue.

Lateral-Torsional Buckling (LTB) (2nd order) Lateral-Torsional Buckling (LTB) (2nd order) Lateral-Torsional Buckling (LTB) (2nd order) Lateral-Torsional Buckling (LTB) (2nd order)

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