À propos du projet
Le projet portait sur un immeuble d'appartements en béton armé à Prague, doté d'un système structurel à voiles transversaux. En raison de l'exigence de stationnement en sous-sol, un système à poteaux a été utilisé pour le premier niveau. Du fait de la disposition architecturale, il n'a pas été possible de placer tous les poteaux de manière à les aligner directement avec le système structurel à voiles.
La structure a été conçue à l'aide d'un modèle voiles-dalles dans un logiciel MEF couramment utilisé, avec certains éléments modélisés et dimensionnés séparément dans IDEA StatiCa Detail.
L'article suivant se concentre sur la conception et la vérification normative d'un des voiles porteurs à l'aide de la Méthode du Champ de Contraintes Compatible dans IDEA StatiCa Detail.
Défis techniques
La disposition structurelle du bâtiment a soulevé plusieurs questions concernant l'interaction réelle entre le voile et les éléments horizontaux. Dans le cas de ce voile, la question principale était l'influence de la rigidité verticale de la poutre située à la base du voile. Étant donné que le matériau dans un modèle MEF courant est traditionnellement considéré comme linéaire, il existait une crainte que la rigidité de la poutre soit surestimée du côté « non sécuritaire ».
Par conséquent, un sous-modèle du voile a été créé dans IDEA StatiCa Detail. Pour garantir une conception sûre, le modèle a été élaboré en deux variantes de conditions aux limites. Dans la première variante, la poutre était représentée par un appui élastique dont la rigidité correspondait à la flèche de la poutre en tenant compte de la fissuration et du fluage. Dans la seconde variante, l'appui représentant la poutre a été entièrement supprimé. Au niveau des dalles de plancher, des appuis élastiques ont été créés, en utilisant des valeurs de rigidité basées sur la déformation horizontale du bâtiment.
Grâce à des résultats clairement visualisés, IDEA StatiCa Detail nous a permis de nous faire une idée de la performance réelle de la structure, ce qui était essentiel pour valider nos hypothèses de conception.
Ing. Roman Kalamar, Ph.D.
Directeur général et ingénieur structure en chef de KRStatic s.r.o.
Solution et résultats
La conception du ferraillage était basée sur l'optimisation topologique. Le résultat de cet outil est une topologie des champs de compression et des zones en traction. La forme de ce « treillis » peut être utilisée pour placer le ferraillage de la manière la plus efficace et identifier les zones de compression critiques dans la structure.
<p>Dans un premier temps, nous avons conçu le ferraillage sur la base d'une optimisation topologique. Alors que la conception traditionnelle du ferraillage basée sur les moments dimensionnels donne des résultats pour une disposition orthogonale, IDEA StatiCa Detail nous a permis de placer le ferraillage dans une position optimale.</p>
Ing. Roman Kalamar, Ph.D.
Directeur général et ingénieur structure en chef de KRStatic s.r.o.
L'étape suivante consistait à vérifier la structure dans IDEA StatiCa Detail à l'état limite ultime ainsi qu'à l'état limite de service. Tout cela est possible grâce à un modèle par éléments finis spécial qui modélise le ferraillage sous forme d'éléments 1D. Cela permet de calculer le comportement de la structure en fonction du ferraillage réel, sans restriction liée à la forme de la structure ou du ferraillage.
IDEA StatiCa Detail nous a permis de vérifier le calcul selon le 2e état limite - vérification de la fissuration. Les fissures peuvent être un problème avec des structures comme celle-ci, et c'est un grand avantage de disposer d'une analyse qui nous a assuré que tout était correct.
Ing. Roman Kalamar, Ph.D.
Directeur général et ingénieur structure en chef, KRStatic s.r.o.
Conclusion
Grâce à la création d'un sous-modèle de la structure dans IDEA StatiCa Detail, l'équipe KRStatic a acquis la certitude que la disposition structurelle atypique n'affecterait pas négativement la capacité portante du bâtiment. Les modèles créés dans IDEA StatiCa ont été calculés avec plusieurs variantes de conditions aux limites, garantissant ainsi la sécurité de la conception. Le résultat a été une solution structurelle sûre et optimisée pour l'immeuble d'appartements.
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