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Centre d'assistanceBase de connaissances4.3 Analyse à l'état limite ultime
4.3 Analyse à l'état limite ultime
ConcreteKnowledge baseDetail 2DEN (Eurocode)Cracks

4.3 Analyse à l'état limite ultime

Cet article est également disponible en
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Traduit par IA depuis l'anglais

Les différentes vérifications requises par l'EN 1992-1-1 sont évaluées sur la base des résultats directs fournis par le modèle. Les vérifications à l'ELU sont effectuées pour la résistance du béton, la résistance du ferraillage et l'ancrage (contraintes de cisaillement d'adhérence).

La résistance du béton en compression est évaluée comme le rapport entre la contrainte principale de compression maximale σc = σc2 obtenue par l'analyse EF et la valeur limite σc,lim = fcd. 

La résistance du ferraillage est évaluée à la fois en traction et en compression comme le rapport entre la contrainte dans le ferraillage au niveau des fissures σsr et la valeur limite spécifiée σs,lim :

σs,lim=k⋅fykγspour un diagramme bilineˊaire avec branche supeˊrieure inclineˊeσ_{s,lim} = \frac{k \cdot f_{yk}}{γ_s}\qquad\qquad\textsf{\small{pour un diagramme bilinéaire avec branche supérieure inclinée}}σs,lim​=γs​k⋅fyk​​pour un diagramme bilineˊaire avec branche supeˊrieure inclineˊe

σs,lim=fykγs    pour un diagramme bilineˊaire avec branche supeˊrieure horizontaleσ_{s,lim} = \frac{f_{yk}}{γ_s}\qquad\qquad\,\,\,\,\textsf{\small{pour un diagramme bilinéaire avec branche supérieure horizontale}}σs,lim​=γs​fyk​​pour un diagramme bilineˊaire avec branche supeˊrieure horizontale

où :

fyk        est la limite d'élasticité du ferraillage selon l'EN 1992-1-1 Cl. 3.2.3,

k          est le rapport entre la résistance à la traction ftk et la limite d'élasticité,
            k=ftkfykk = \frac{f_{tk}}{f_{yk}}k=fyk​ftk​​

γs             est le facteur partiel de sécurité pour le ferraillage

La contrainte de cisaillement d'adhérence est évaluée indépendamment comme le rapport entre la contrainte d'adhérence τb calculée par l'analyse EF et la résistance ultime d'adhérence fbd, selon l'EN 1992-1-1 chap. 8.4.2 :

τbfbd\frac{τ_{b}}{f_{bd}}fbd​τb​​

fbd=2.25⋅η1⋅η2⋅fctdf_{bd} = 2.25 \cdot η_1\cdot η_2\cdot f_{ctd}fbd​=2.25⋅η1​⋅η2​⋅fctd​

où :

fctd      est la valeur de calcul de la résistance à la traction du béton selon l'EN 1992-1-1 Cl. 3.1.6 (2). En raison de la fragilité croissante des bétons à haute résistance, fctk,0.05 est limitée à la valeur pour le C60/75 selon l'EN 1992-1-1 Cl. 8.4.2 (2)

η1       est un coefficient lié à la qualité des conditions d'adhérence et à la position de la barre pendant le bétonnage (Fig. 31).

η1 = 1,0 lorsque des conditions « bonnes » sont obtenues et

η1 = 0,7 pour tous les autres cas et pour les barres dans les éléments structurels construits avec des coffrages glissants, sauf s'il peut être démontré que de « bonnes » conditions d'adhérence existent

η2        est lié au diamètre de la barre :

            η2 = 1,0 pour Ø ≤ 32 mm

            η2 = (132 - Ø)/100 pour Ø > 32 mm

Fig. 31EN 1992-1-1 Figure 8.2 - Description des conditions d’adheˊrence.\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 31\qquad EN 1992-1-1 Figure 8.2 - Description des conditions d'adhérence.}}}Fig. 31EN 1992-1-1 Figure 8.2 - Description des conditions d’adheˊrence.

Dans IDEA StatiCa Detail, les conditions d'adhérence sont prises en compte conformément à la Fig. 31 c) et d). La direction de bétonnage peut être définie dans l'application pour chaque élément de projet comme suit.

Ces vérifications sont effectuées par rapport aux valeurs limites appropriées pour les parties respectives de la structure (c'est-à-dire que, malgré une nuance unique à la fois pour le béton et le matériau de ferraillage, les diagrammes contrainte-déformation finaux différeront dans chaque partie de la structure en raison des effets de raidissement en traction et d'adoucissement en compression).

Il existe également une option permettant de modéliser des barres lisses. Plus d'informations sont disponibles ici : Barres lisses dans Detail

Effort total Ftot et effort limite Flim

L'effort total Ftot est un résultat de l'analyse par éléments finis et peut être défini de deux manières.

Ftot=As⋅σsF_{tot}=A_{s}\cdot \sigma_{s}Ftot​=As​⋅σs​

où As est l'aire de la barre de ferraillage et σs est la contrainte dans la barre.

Ou comme la somme de l'effort d'ancrage Fa et de l'effort d'adhérence Fbond.

Ftot=Fa+FbondF_{tot}=F_{a}+F_{bond}Ftot​=Fa​+Fbond​

où Fa est l'effort réel dans le ressort d'ancrage et Fbond est l'effort d'adhérence qui peut être obtenu en intégrant la contrainte d'adhérence τb le long de la longueur de la barre de ferraillage l.

Fbond=Cs⋅∫0lτb(x)dxF_{bond}=C_{s} \cdot \int_{0}^{l}\tau_{b}\left( x \right)dxFbond​=Cs​⋅∫0l​τb​(x)dx

Cs est la circonférence de la barre de ferraillage.

L'effort limite Flim est l'effort maximal dans l'élément de la barre en tenant compte de la résistance ultime de la barre ainsi que des conditions d'ancrage (adhérence entre le béton et le ferraillage et crochets d'ancrage, boucles, etc.).

Flim=min(Flim,bond+Fau,Fu)F_{lim}=min\left( F_{lim,bond}+F_{au},F_{u} \right)Flim​=min(Flim,bond​+Fau​,Fu​)

Fu=k⋅fyd⋅AsF_{u}=k\cdot f_{yd}\cdot A_{s}Fu​=k⋅fyd​⋅As​

Fau=β⋅k⋅fyd⋅AsF_{au}=\beta\cdot k\cdot f_{yd}\cdot A_{s}Fau​=β⋅k⋅fyd​⋅As​

Flim,bond=Cs⋅l⋅fbdF_{lim,bond}=C_{s}\cdot l \cdot f_{bd}Flim,bond​=Cs​⋅l⋅fbd​

où Cs est la circonférence de la barre de ferraillage, et l est la longueur depuis le début de la barre jusqu'au point considéré.

Fig. 32Deˊfinition de l’effort limite Flim\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 32\qquad Définition de l'effort limite Flim}}}Fig. 32Deˊfinition de l’effort limite Flim

Flim,2=Flim,1+Flim,addF_{lim,2}=F_{lim,1}+F_{lim,add}Flim,2​=Flim,1​+Flim,add​

où Flim,add est l'effort supplémentaire calculé à partir de l'amplitude de l'angle entre les éléments voisins. Flim,2 doit toujours être inférieur à Fu.

Les types d'ancrage disponibles dans le CSFM comprennent une barre droite (c'est-à-dire sans réduction d'extrémité d'ancrage), un coude, un crochet, une boucle, une barre transversale soudée, une adhérence parfaite et une barre continue. Tous ces types, ainsi que les coefficients d'ancrage β respectifs, sont présentés en Fig. 32 pour le ferraillage longitudinal et en Fig. 33 pour les étriers. Les valeurs des coefficients d'ancrage adoptés sont conformes à l'EN 1992-1-1 section 8.4.4 Tab. 8.2. Il convient de noter que malgré les différentes options disponibles, le CSFM distingue trois types d'extrémités d'ancrage : (i) aucune réduction de la longueur d'ancrage, (ii) une réduction de 30 % de la longueur d'ancrage dans le cas d'un ancrage normalisé et (iii) une adhérence parfaite.

Fig. 33 Types d’ancrage disponibles et coefficients d’ancrage respectifs pour les barres de ferraillage longitudinales dans le CSFM :\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 33\qquad  Types d'ancrage disponibles et coefficients d'ancrage respectifs pour les barres de ferraillage longitudinales dans le CSFM :}}}Fig. 33 Types d’ancrage disponibles et coefficients d’ancrage respectifs pour les barres de ferraillage longitudinales dans le CSFM :

(a) barre droite ; (b) coude ; (c) crochet ; (d) boucle ; (e) barre transversale soudeˊe ; (f) adheˊrence parfaite ; (g) barre continue.\textsf{\textit{\footnotesize{(a) barre droite ; (b) coude ; (c) crochet ; (d) boucle ; (e) barre transversale soudée ; (f) adhérence parfaite ; (g) barre continue.}}}(a) barre droite ; (b) coude ; (c) crochet ; (d) boucle ; (e) barre transversale soudeˊe ; (f) adheˊrence parfaite ; (g) barre continue.

Fig. 33 Types d’ancrage disponibles et coefficients d’ancrage respectifs pour les eˊtriers.\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 33\qquad  Types d'ancrage disponibles et coefficients d'ancrage respectifs pour les étriers.}}}Fig. 33 Types d’ancrage disponibles et coefficients d’ancrage respectifs pour les eˊtriers.

Eˊtriers fermeˊs : (a) crochet ; (b) coude ; (c) recouvrement. Eˊtriers ouverts : (d) crochet ; (e) barre continue.\textsf{\textit{\footnotesize{Étriers fermés : (a) crochet ; (b) coude ; (c) recouvrement. Étriers ouverts : (d) crochet ; (e) barre continue.}}}Eˊtriers fermeˊs : (a) crochet ; (b) coude ; (c) recouvrement. Eˊtriers ouverts : (d) crochet ; (e) barre continue.

Afin de se conformer à l'EN 1992-1-1, le ressort d'ancrage doit être utilisé dans le calcul ; le ressort d'ancrage est modifié par le coefficient β, de sorte que l'utilisateur doit utiliser l'un des types d'ancrage disponibles lors de la définition des conditions de début et de fin du ferraillage. 

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