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COMMENT MODELISER UN MUR EN MAÇONNERIE DANS SCIA ENGINEER ET QUELS PARAMETRES CONTROLER ?

How to model masonry wall in SCIA Engineer

La maçonnerie est un matériau qui n’est pas simple à modéliser en utilisant les éléments finis. Il travaille en compression mais il n’a pas de résistance en traction.   

Dans le menu “Projet” de SCIA Engineer, on peut sélectionner le matériau “Maçonnerie” dans la liste des matériaux disponibles. Par default, le matériau “Maçonnerie” utilise les paramètres suivants : 

COMMENT MODELISER UN MUR EN MAÇONNERIE DANS SCIA ENGINEER ET QUELS PARAMETRES CONTROLER ?

L’utilisateur peut ajouter des nouveaux matériaux ou modifier les paramètres des matériaux existants sur la base des caractéristiques mécaniques du mortier et des briques utilisés. 

On mentionne en particulier le coefficient de Poisson, qui peut varier de 0,2 à 0,25 pour les structures en maçonnerie. Le module élastique de Young change pour les murs en briques solides ou briques creuses (il varie de 2000 à 5000 Mpa) – dans SCIA Engineer, par defaut, une valeur moyenne est prise.   

 

MODÉLISATION DU COMPORTEMENT DES MURS EN MAÇONNERIE   

Dans SCIA Engineer nous avons développé la possibilité de considérer le comportement spécifique de la maçonnerie en assignant la propriété compression seule aux éléments 2D correspondants. C’est une propriété non linéaire, ce qui implique que des combinaisons non-linéaires doivent être définies. 

Pour utiliser la fonctionnalité “compression seule”, il faut l’activer dans le menu Projet puis l’assigner aux éléments 2D dans le menu “Propriétés” sous le paramètre “Modèle FEM non-linéaire”, comme indiqué sur l’image ci-dessous. 

COMMENT MODELISER UN MUR EN MAÇONNERIE DANS SCIA ENGINEER ET QUELS PARAMETRES CONTROLER ?

L’exemple suivant est utilisé pour montrer la fonctionnalité « Compression seule ». Le modèle comprend un mur, pour lequel le matériau maçonnerie a été assigné, au-dessus d’un portique en béton.  

L’image ci-dessous montre le modèle et les charges utilisées. Dans un premier cas, nous appliquons uniquement des charges verticales, et dans un deuxième cas nous ajoutons des charges horizontales. 

COMMENT MODELISER UN MUR EN MAÇONNERIE DANS SCIA ENGINEER ET QUELS PARAMETRES CONTROLER ?

Nous faisons une première analyse linéaire pour les deux modèles. Nous assignons ensuite la propriété « Compression seule » via l’option « Modèle MEF non-linéaire » et nous lançons une analyse non-linéaire pour faire une comparaison entre les deux calculs. 

 

RÉSULTATS ET CONCLUSION

Les images suivantes montrent les résultats de l’analyse linéaire, à gauche, et de l’analyse non-linéaire à droite, représentant le cas où le mur est défini avec la propriété “Compression seule”. 

Charges verticales seules :
How to model masonry wall in SCIA Engineer

Pour les charges verticales la différence n’est pas évidente, car l’élément travaille en compression.  

Charges verticales et horizontales appliquées :  
How to model masonry wall in SCIA Engineer

 

Nous pouvons voir que l’effet des efforts horizontaux crée correctement une diagonale comprimée, typique des structures en maçonnerie. Comme illustré sur l’image suivante, le mur en maçonnerie, soumis aux efforts horizontaux, réagit avec une diagonale comprimée et dès qu’il atteint sa limite de résistance, il y a rupture. Il y alors un relâchement d’énergie et une dissipation des efforts horizontaux (séisme), sans perdre complètement la résistance vis-à-vis des charges verticales.   

How to model masonry wall in SCIA Engineer

Les zones tendues dans le mur apparaissent en rouge, tout comme la tension maximale. Dans le deuxième modèle, une traction est aussi visible, mais elle est relativement faible et la maçonnerie peut probablement reprendre cette valeur.

En conclusion, pour le calcul du comportement global des bâtiments en maçonnerie, SCIA Engineer peut donner une bonne réponse pour les charges verticales et horizontales.

Lisez notre Fiche d’information ou contactez le Support pour tout renseignement complémentaire.

Numéro de référence: 
ESA1119
Logiciel: 
Catégorie: 
Modeller
Type: 
Utilisateur libre