1 - SUPPORT DE FORMATION ARCHE OSSATURE NF.pdf

SUPPORT DE FORMATION

ARCHE OSSATURE

Hôpital de Chambéry, étudié avec Arche et Effel par AGIBAT INGENIERIE

GRAITEC SA – 12 Burospace – 91570 BIEVRES - FRANCE TEL : 01 69 85 56 22 – FAX : 01 69 85 33 70 Organisme de formation déclaré sous le n° 119104967 91 SARL au capital de 3 425 000 € - RCS Evry B433 719 002 - SIRET 433 719 002 000 19 - Code APE 722 Z

Support de formation ARCHE OSSATURE

SOMMAIRE

1.

DEMARCHE GENERALE ................................................................... 1-6

1.1 Lancement .......................................................................................................... 1-6 1.2 Plate-forme OMD ................................................................................................ 1-6 1.2.1 Création d'une étude ..................................................................................... 1-8 1.2.2 L'étude défaut ............................................................................................. 1-10 1.2.3 Editions et impressions ............................................................................... 1-11 1.2.4 Choix du mailleur/solveur ............................................................................ 1-12 1.2.5 Localisation normative................................................................................. 1-13 1.2.6 Organigramme de fonctionnement .............................................................. 1-14 1.3 Principe du calcul............................................................................................. 1-15 1.3.1 Interface utilisateur ...................................................................................... 1-15 1.3.2 Déroulement d’une session de calcul .......................................................... 1-31

2.

LA SAISIE GRAPHIQUE DE LA STRUCTURE DU BATIMENT .................... 2-33

2.1 Introduction ...................................................................................................... 2-33 2.2 Comment commencer une étude ? ................................................................. 2-33 2.3 Principe de la saisie graphique ....................................................................... 2-35 2.4 La saisie graphique en utilisant les mode d’accrochage .............................. 2-35 2.5 La saisie graphique en utilisant les fonctions de modifications .................. 2-41 2.5.1 Les modes de sélection............................................................................... 2-41 2.5.2 La commande Copier .................................................................................. 2-44 2.5.3 La commande Déplacer .............................................................................. 2-45 2.5.4 La commande Supprimer ............................................................................ 2-46 2.5.5 La commande Re-limiter ............................................................................. 2-46 2.5.6 La commande Couper ................................................................................. 2-48 2.5.7 La commande Etirer .................................................................................... 2-48 2.5.8 La commande Relimiter automatiquement .................................................. 2-49 2.5.9 La commande Aligner ................................................................................. 2-50 2.5.10 La commande Magnétiser sur les files ........................................................ 2-52 2.5.11 La commande Couper dalles....................................................................... 2-53 2.5.12 La commande Ajuster porteur ..................................................................... 2-53 2.5.13 La commande Ajuster poutres..................................................................... 2-54 2.5.14 La commande Ajuster dalles ....................................................................... 2-55 2.5.15 La commande Ajuster fondations ................................................................ 2-56 2.6 Exercice : utilisation des outils de saisie graphique ..................................... 2-57 2.7 Les différentes entités ..................................................................................... 2-58 2.7.1 Les lignes d'aide et les files de construction ................................................ 2-58 2.7.2 Les éléments de construction ...................................................................... 2-59 2.7.3 Les plus de la commande du menu Générer ............................................... 2-91

1-2

Support de formation ARCHE OSSATURE 2.8 La gestion des étages ...................................................................................... 2-93 2.8.1 Notion d’étage actif ..................................................................................... 2-93 2.8.2 Modification des étages............................................................................... 2-93 2.9 Gestion de l’affichage ...................................................................................... 2-94 2.9.1 Gestion des vues ........................................................................................ 2-94 2.9.2 Filtres d’affichage ........................................................................................ 2-96 2.9.3 Filtres d’affichage par sélection ................................................................... 2-97 2.9.4 Affichage de l’étage actif ............................................................................. 2-97

3. 3.1 3.2 3.3

4.

EXERCICE : ETUDE D’UN BATIMENT ................................................ 3-98 Géométrie du premier niveau .......................................................................... 3-98 Géométrie du deuxième niveau....................................................................... 3-99 Caractéristiques du projet ............................................................................... 3-99

LES HYPOTHESES DE CALCUL ...................................................... 4-100

4.1 Les charges climatiques ................................................................................ 4-100 4.1.1 Rappels concernant le règlement Neige et Vent........................................ 4-100 4.1.2 generation des charges climatiques .......................................................... 4-109 4.2 L’étude sismique ............................................................................................ 4-118 4.3 Le menu Méthode de calcul – DDC ............................................................... 4-132 4.3.1 Le menu choix des méthodes.................................................................... 4-132 4.3.2 Différence entre les méthodes traditionnelles et éléments finis ................. 4-132 4.3.3 Le menu Méthode Réglementaire ............................................................. 4-133 4.3.4 Le menu méthode Eléments finis .............................................................. 4-136 4.4 Méthode de calcul – Prédim .......................................................................... 4-143 4.4.1 L’onglet « Par matériaux » ........................................................................ 4-143 4.4.2 L’onglet « Global » .................................................................................... 4-144

5.

LANCEMENT D’UNE SEQUENCE DE CALCUL .................................... 5-146

5.1 Etapes du calcul ............................................................................................. 5-146 5.1.1 La commande Vérifier ............................................................................... 5-146 5.1.2 La commande Neige et vent...................................................................... 5-146 5.1.3 La commande Modéliser ........................................................................... 5-146 5.1.4 La commande Calculer DDC ..................................................................... 5-147 5.1.5 La commande Calculer ferraillage ............................................................. 5-147 5.2 Lancement direct d’une séquence de calcul ................................................ 5-147

6.

EXPLOITATION DES RESULTATS ................................................... 6-148

6.1 Visualisation de la structure .......................................................................... 6-148 6.2 Visualisation du modèle EF ........................................................................... 6-148 6.3 Validité de la DDC........................................................................................... 6-148 6.3.1 La commande Partager les dalles ............................................................. 6-148 6.3.2 La commande Liaisons entre éléments ..................................................... 6-149 6.3.3 La commande Sonder ............................................................................... 6-149 6.3.4 La commande Afficher les influences ........................................................ 6-149

1-3

Support de formation ARCHE OSSATURE 6.4 La visualisation des efforts appliqués sur les éléments ............................. 6-150 6.4.1 Les options d’affichage.............................................................................. 6-150 6.4.2 La commande Efforts ................................................................................ 6-153 6.5 Les résultats sous forme de notes de calculs ............................................. 6-154 6.5.1 La descente de charge verticale ................................................................ 6-154 6.5.2 Les fiches Eléments .................................................................................. 6-154 6.5.3 Le métré et l’estimatif de la structure ......................................................... 6-154 6.5.4 Les caractéristiques inertielles de torsion .................................................. 6-155 6.5.5 Les résultats de l’analyse modale.............................................................. 6-155 6.6 La liaison avec les plans de ferraillage de chaque élément ........................ 6-155 6.7 Les résultats éléments finis .......................................................................... 6-156 6.7.1 Les poutres ............................................................................................... 6-156 6.7.2 Poteaux ..................................................................................................... 6-158

7. 7.1 7.2

DIFFERENCE ENTRE DDC TRADITIONNELLE ET ELEMENTS FINIS ...... 7-161 Géométrie ....................................................................................................... 7-161 Examen des résultats .................................................................................... 7-162

1-4


Arche Ossature est un logiciel de calcul de descente de charges vertical et de calcul d’efforts de contreventement (vent et séisme). Arche Ossature peut être couplé avec les modules de ferraillage qui permet de définir en fonction du report de charge calculé, le coffrage et le ferraillage des éléments. Arche Ossature peut également être couplé avec le logiciel de dessin Advance Béton (coffrage et ferraillage), ce qui permet au projeteur et à l’ingénieur de travailler sur un modèle unique dessin – calcul.

1-5


1. DÉMARCHE GÉNÉRALE 1.1

LANCEMENT

Depuis la version 10.2 d’Effel, un raccourci de lancement de la plate-forme OMD est automatiquement créé lors de l’installation du CD Arche / Effel / Melody. Cependant et dans le cas de l’utilisation d’une version antérieure, il est également possible de lancer la plate-forme OMD à partir de l'explorateur Windows. Le fichier exécutable à utiliser est le suivant : C:\Graitec\OMD2010\Bin\OMD.exe (ce chemin n'est valable que si l'utilisateur a effectué une installation par défaut).

1.2

PLATE-FORME OMD

Au lancement de la plateforme OMD, l’écran suivant apparaît :

Icône 1 : affichage des icônes de programmes. Icône 3 : affichage des différents documents déjà créés.

Icône 2 : affichage des différents modèles.

1-6


Cette plate-forme se divise en trois zones : •

La Zone 1 permet de créer et de modifier des dossiers ou études dans lesquels vont être stockés tous les fichiers créés,

•

La Zone 2 permet d'exécuter les programmes d'analyse globale,

•

La Zone 3 permet d'exécuter les programmes d'analyse locale (Modules de ferraillage Arche, Melody Attaches, le calcul de sections et l’outil Béton BAEL).

Les initiales OMD signifient Outils - Modèles - Documents et sont en relations avec les trois icônes en haut à gauche de la plate-forme OMD. Ces icônes permettent de visualiser respectivement les programmes, les modèles et les documents qui sont créés au fur et à mesure dans le dossier actif. Les extensions des différents fichiers de calcul sont les suivantes : • .ost pour un fichier ARCHE Ossature, • .bea pour un fichier ARCHE Poutre, • .col pour un fichier ARCHE Poteau, • .f3 pour un fichier ARCHE Semelle, • .sla pour un fichier ARCHE Dalle, • .pla pour un fichier ARCHE Plaque, • .wal pour un fichier ARCHE Voile, • .dbm pour un fichier ARCHE Paroi fléchie, • .rm pour un fichier ARCHE Longrine (=poutre sur appuis élastiques), • .rw pour ARCHE Mur de soutènement, • .dal pour ARCHE Dallage DTU13.3. Remarque : Lorsque vous rencontrez une difficulté avec un modèle ou un calcul de ferraillage, les fichiers suivants doivent être transmis au support technique. Donner également la version du programme et le dernier service pack installé. Nom du programme

Extension des fichiers à transmettre

Arche ossature

Fichiers .ost et .st1

Arche Poutre

Fichier .bea

Arche Poteau

Fichier .col

Arche Semelle

Fichier .f3

Arche Dalle

Fichiers .sla et .DA1

Arche Plaque

Fichiers .pla et .RA1

1-7


Arche Voile

Fichier .wal

Arche Paroi fléchie

Fichier .dbm

Arche Longrine

Fichier .rm

Arche Mur de soutènement

Fichier .rw

Arche Dallage DTU 13.3

Fichier .dal et .RA1

1.2.1 CREATION D'UNE ETUDE Les études ou les dossiers sont gérés de la même façon que l'on gère des répertoires avec l'explorateur Windows, ceci se fait dans la zone 1 de la plate-forme OMD. En effet, pour fonctionner, les différents modules partagent et s’échangent des données relatives au projet étudié, aussi convient-il en premier lieu de définir pour chaque projet un dossier de travail unique. Au démarrage d’une étude, il faut commencer par créer un dossier en passant par le menu Dossier / Nouveau et ensuite donner un nom (le nom du projet par exemple) à ce nouveau dossier. D’un point de vue technique, OMD place ce dossier dans un répertoire de travail qui est paramétrable par l'utilisateur. Par défaut, ce répertoire de travail a le chemin suivant : C:\ Graitec\ Projects. Tous les fichiers de données relatifs au projet étudié seront placés dans le dossier précédemment créé. On peut également définir un nouveau dossier en cliquant simplement sur le répertoire de travail ou un dossier d’étude avec le bouton droit de la souris. Pour travailler sur un dossier existant, il faut rendre actif ce dossier en cliquant simplement dessus. Le nom du dossier dans lequel on travaille, s’affiche dans le bandeau bleu en haut de la fenêtre. Après sélection d’un dossier dans la liste, il est également possible de : • le supprimer en utilisant le menu Dossier / Supprimer ou par un clic bouton droit de la souris sur ce dossier, • le renommer en utilisant le menu Dossier / Renommer ou par un clic bouton droit de la souris sur ce dossier.

1-8


Menu accessible par un clic bouton droit de la souris

Les dossiers d’études peuvent être déplacés à partir de la plateforme OMD en effectuant un cliquer-glisser (Il s'agit de cliquer sur le dossier et de le déplacer en maintenant enfoncé le bouton droit de la souris). La fonction Purger permet de gagner de la place sur le disque dur en supprimant les fichiers de calcul. Ne seront conservés que les fichiers de données.

Boite de dialogue de la fonction Purger

Remarque : Vous pouvez rafraichir l’arborescence du dossier de travail en utilisant la touche F5 de votre clavier.

1-9


1.2.2 L'ETUDE DEFAUT L’étude défaut ou le dossier défaut : « une étude à part ». Cette étude contient les paramètres qui seront par défaut repris par toutes celles créées dans OMD. Il ne faut donc pas travailler dans cet espace mais simplement en modifier les hypothèses. Le chemin de cette étude par défaut peut être modifié par le menu Configuration / Environnement.

Modification du dossier défaut.

Il suffit de modifier le chemin correspondant à la ligne "Dossier défaut". Une fois placé dans l’étude de son choix, on lance un module en cliquant sur son icône.

1-10


1.2.3 EDITIONS ET IMPRESSIONS Les programmes sont entièrement intégrés dans un environnement Windows, ce qui permet à l'utilisateur de paramétrer les périphériques d'impression souhaités : •

Menu Options / Tracés :

pour l'impression des différents graphiques.

•

Menu Options / Notes :

pour l'impression des documents écrits.

Les impressions sont entièrement gérées par l'environnement Windows. Les notes de calculs fournis par les programmes peuvent être soit simplement visualisées puis imprimées, soit éditées par l'utilisateur pour modifier la mise en page ou ajouter des remarques. Pour cela, les logiciels GRAITEC sont fournis avec le logiciel Wordwiew qui permet de visualiser les documents écrits. L'utilisateur peut également les éditer avec le logiciel WordPad fourni avec Windows. Cependant, il est également possible d'avoir recours à d'autres logiciels d’édition tel que Microsoft Word pour visualiser ou éditer les documents écrits. Il suffit simplement pour cela de modifier les chemins du Viewver et de l'Editeur dans la fenêtre correspondant au menu Configuration / Environnement.

1-11

Support de formation ARCHE OSSATURE Logiciels pour la visualisation des documents écrits.

Logiciels pour la modification des documents écrits.

1.2.4 CHOIX DU MAILLEUR/SOLVEUR

Deux mailleurs / solveurs : ELFI et CM2, sont disponibles dans OMD.

Le mailleur est le composant informatique permettant de transformer la géométrie en modèle Eléments Finis (EF) alors que le solveur permet la résolution numérique du système.

1-12


Suivant la taille du modèle traité, on veillera à adapter les espaces mémoires alloués du menu Configuration / Environnement (confer la boite de dialogue Configuration de l’environnement). Plus particulièrement pour une utilisation optimale du solveur CM2, on veillera à fixer l’espace mémoire pour le calcul à la taille de la RAM du PC utilisé. Depuis la version 14.1, la gestion de la mémoire allouée au calcul est automatique lorsque la valeur saisie est nulle. Dans ce cas, la plus grande plage mémoire disponible au moment du lancement du calcul sera dédiée au solveur CM2.

1.2.5 LOCALISATION NORMATIVE Localisation par pays.

Le menu Options / Localisation permet à l’utilisateur de définir d’une part la langue utilisée pour l’interface et les notes de calcul et d’autre part les normes utilisées pour les vérifications réglementaires. L’utilisation de l’option « Configuration automatique » permet de sélectionner automatiquement les langues et normes du pays choisi. Cependant et après ce choix, l’utilisateur pourra sélectionner d’autres langues ou d’autres normes pour son projet. Les normes actives sont par ailleurs rappelées dans la barre de statut en bas de la fenêtre de l’interface OMD. La monnaie utilisée pour le chiffrage des quantités issues des métrés peut également être changée.

1-13


1.2.6 ORGANIGRAMME DE FONCTIONNEMENT

Plate-forme OMD Saisie, Calcul, Edition de notes, Exploitations graphiques: Pré-dimensionnement des éléments Descente de charge verticale (G/Q) Méthode traditionnelle ou EF Etude de contreventement Méthode Eléments Finis (EF)

OSSATURE

Calcul et ferraillage des différents éléments •

DALLES

•

POUTRES

•

POTEAUX

•

SEMELLES

•

PAROIS FLECHIES

•

PLAQUES

•

SOUTENEMENT

•

VOILES

•

DALLAGE

Calcul et vérification de ferraillages de sections de béton : OUTILS BA

1-14


1.3

PRINCIPE DU CALCUL

1.3.1 INTERFACE UTILISATEUR Menus déroulants

Bandeau

Barre d’outils « Vues prédéfinies »

Pilote : zone de contrôle des statuts

Barre d’outils « Modélisation » : Palette d’icônes associée à la phase

Modes de sélection Zone graphique

Modes d’accrochage Zooms

Phase d’étude Rafraîchissement et affichage des détails Gestion des étages Console : zone de messages

Barre d’état

Le modèle généré par la saisie graphique d’Ossature est un modèle 3D. Cependant, la saisie s'apparente à une saisie 2D, puisque la troisième dimension est déterminée automatiquement par la hauteur d'étage. Bandeau

Partie de l'écran où sont affichés le nom et la version de l'application, ainsi que les noms du dossier en cours et du modèle.

Zone graphique

Zone de dessin et de représentation du modèle

Pilote : zone de contrôle des statuts

Zone d’affectation des attributs de chaque élément de structure.

Menus déroulants

Menus regroupant l'ensemble des fonctionnalités d’Ossature

Barre d’outils « Modélisation » : palette d’icônes contextuelle

Accès direct aux commandes usuelles de la phase en cours. En phase « analyse », elle devient la barre d’outils « Analyse ». En phase « Exploitation », elle devient la barre d’outils « Exploitation ».

Barre d’outils « Vues prédéfinies »

Modification de la vue courante par rotation et par translation.

Zooms

Modification de la vue en cours par agrandissement, rétrécissement ou recentrage.

Rafraîchissement et affichage des détails

Redessine le contenu de la zone graphique (avec ou sans les détails choisis dans les optons d’affichage)

1-15


Gestions des étages

Spécification du niveau actif (n°) et modification des caractéristiques globales du niveau en cours (nom, hauteur d’étage).

Console : zone de messages

Zone d’information sur l’opération en cours, sur les erreurs et les avertissements.

Barre d’état

Zone d’information sur l’état de l’application pendant les différentes étapes de travail. Accès aux commandes de configuration de l’application : modes d’accrochage, contenu des infos-bulles …

Phase d’étude

Avancement dans les phases de l’étude : Saisie, Analyse, Exploitation.

1.3.1.1

Le Pilote

Le pilote est composé de la zone de contrôle des statuts et de la fenêtre « Outils » (qui regroupe les modes de sélection, les modes d’accrochage, les zooms, la gestion des étages etc.). Par défaut, le pilote est affiché à gauche de l’écran. Il est possible de l’auto-masquer en cliquant sur la punaise . Dans ce cas la punaise devient et le pilote disparait sur le côté quand il n’est pas utilisé. Pour le faire réapparaître, il suffit de passer le pointeur de la souris sur l’onglet « Pilote ».

Cas :

Cas :

1-16


Le pilote peut facilement être affiché et positionné comme vous le souhaitez dans l'environnement de l'application. Pour cela il suffit de sélectionner le bandeau de la fenêtre « Pilote » par un clic gauche et de rester appuyer tout en le déplaçant. Pour la replacer automatiquement dans sa position par défaut, double cliquer sur le bandeau de la fenêtre.

Si le pilote n’est pas affiché, cliquer droit sur la barre grise à droite des menus déroulants, puis cliquer sur « Pilote » :

Même remarque pour la console et les barres d’outils.

En mode création d’élément ou lorsque l’on sélectionne un seul élément, on voit apparaitre ses propriétés (propriétés qui seront abordées dans le sous-chapitre 2.7). Suivant l’élément retenu, l’affichage des propriétés peut masquer la fenêtre « Outils ». Dans la capture d’écran ci après, on peut voir que les propriétés de la dalle masquent la fenêtre « Outils ». Vous trouverez sur cette capture, les actions qui vous permettrons d’afficher ou de masquer, l’une ou l’autre des fenêtres (« Propriétés » ou « Outils »).

1-17


Cette flèche permet de masquer (

) ou

d’afficher ( ) la fenêtre de propriétés de l’élément sélectionné ou en cour de création.

Cette flèche permet de masquer ( d’afficher ( ) la fenêtre « Outils ».

) ou

En pointant avec la souris sur cette barre, on développe vers le haut la fenêtre « Outils ». Cette barre peut également se retrouver dans la partie supérieure en dessous du bandeau « Pilote ». Mais elle aura l’effet inverse.

1-18


1.3.1.2

La Console

La console est l’organe de communication entre l’utilisateur et le programme Arche Ossature. Localisée en partie basse de l’écran, elle peut tout comme le pilote être déplacé, être fermé (

) et être masqué automatiquement ou ancré (

/

).

La console donne dans l’onglet « Informations » des indications sur la commande en cour. Par exemple lorsque l’on crée un voile, elle nous indiquera qu’elle attend l’élément voile, le premier point. En suivant, lorsque l’on aura défini ce point, elle nous demandera le second point. Il faut donc être attentif aux messages qui s’y affichent car ils vous guideront dans l’action que vous effectuez. La console donne également dans le même onglet les étapes intermédiaires lors du déroulement de la session de calcul. La console indique dans l’onglet « Erreurs », les avertissements ou les erreurs que le programme Arche Ossature a détecté (confer l’exemple ci après où il manque une semelle sous un poteau).

Pour effacer ou copier les indications marquées dans la console, il suffit de faire un clic bouton droit de la souris dans la console et de choisir l’une ou l’autre des commandes proposées.

1-19


1.3.1.3

La Barre d’état

Zone d’information décrivant la fonction pointée au niveau des icônes et des menus. Case indiquant la progression de la phase de calculs en cours.

Information sur le mode d’accrochage en cours.

Information sur la phase d’étude en cours. Information sur le sélection en cours.

mode

de /

Information sur l’unité de longueur utilisée.

Ampoule

qui

/

lorsqu’elle

est

allumée ( ) indique qu’il y a des erreurs ou des avertissements concernant l’étude en cours. Un document texte contenant ces informations est consultable en cliquant dessus.

Information sur l’unité de force utilisée.

Information sur l’unité de moment utilisée.

1-20


1.3.1.4

Les barres d’outils

Dans Arche Ossature, vous avez à votre disposition les barres d’outils ci-après. Certaine de ces barres (Modélisation, Analyse et Exploitation) sont contextuelles. C'est-à-dire elles ne s’afficheront que dans les phases qui les concernent. Dans ces barres d’outils, il y a des icônes grisées et qui de ce fait ne sont pas actives. Pour les rendre actives, il faut au préalable sélectionner un ou plusieurs éléments. La barre d’outils Standard

1-21


La barre d’outils Vues prédéfinies (Confer pour plus de détail le paragraphe 2.9.1 Gestion des vues)

Donne accès à la boite de dialogue Vue qui permet le paramétrage des vues utilisateurs et de passer en Mode vue en plan.

1-22


La barre d’outils Modélisation

1-23


1-24


La barre d’outils Analyse

1-25


1-26


La barre d’outils Exploitation

1-27


1-28


Remarques générales : •

Les barres d’outils peuvent être personnalisées. Pour cela il faut cliquer sur la flèche dans le bandeau de la barre d’outils.

•

En cliquant sur la croix d’une barre d’outils, celle-ci se fermera. Pour la réafficher, il faudra faire un clic bouton droit avec la souris dans la zone d’ancrage des barres d’outils située sous le bandeau du programme.

1-29


1.3.1.5

Le menu contextuel

Le menu contextuel permet un accès rapide à certaines commandes qui sont également disponibles dans la barre de menus. On accède au menu contextuel lorsque l’on clique avec le bouton droit de la souris sur les différentes régions de l’environnement. Par exemple : • Un clic droit dans la zone graphique, en mode saisie, affiche les fonctions de génération d’entité, de modification CAO, de paramétrage de l’affichage et de lancement de la séquence de calcul.

•

Le même clic droit en mode analyse affiche le lien pour revenir en saisie, le lien pour lancer le calcul de la DDC et des fonctions de paramétrage de l’affichage.

•

Le même clic droit en mode exploitation affiche le lien pour revenir en saisie, des fonctions de paramétrage de l’affichage, le paramétrage des résultats et la fonction d’appel du module de ferraillage.

1-30


1.3.2 DEROULEMENT D’UNE SESSION DE CALCUL Une session de calcul Arche Ossature est composée de trois phases distinctes et successives : • une phase Saisie • une phase Analyse • une phase Exploitation Ces trois étapes ont lieu dans le module Ossature au cours de trois phases distinctes, successives et obligatoires. L’utilisateur est en permanence renseigné sur la phase dans laquelle il se trouve : elle est signalée en bas, à droite de la fenêtre.

Organigramme d’une session de calcul En saisie : Modélisation de la structure du bâtiment en utilisant des éléments de structure (poutres, poteaux, voiles, etc.). Définition du chargement (G, Q, Neige, Vent, Séisme). Paramétrage des hypothèses de calcul (dégression des charges, taux de travail du sol, paramètres de pré-dimensionnement, paramétrages du calcul aux éléments finis, etc.).

ANALYSER - VERIFIER / ANALYSER - MODELISER En calcul : Vérification du partage des dalles par la visualisation des lignes de rupture, Visualisation du cheminement des charges, Impression des plans de repérage.

ANALYSER - CALCULER DDC / ANALYSER - CALCULER Ferraillage En exploitation :

Exploitation des résultats soit graphiquement, soit sous forme de documents écrits (Note de DDC, Métré quantitatif et estimatif, Descente de charges graphique). Exportation de tous les éléments (Poutres, Poteaux, Voiles, Semelles, Dalles, etc.) vers les modules de ferraillages avec reprise automatique des résultats de la descente de charge.

1-31


Remarques : • Il est fortement conseillé de n’avoir qu’un bâtiment par dossier d’étude. Ce qui évitera d’écraser les fichiers des modules de ferraillage d’un calcul précédent lors d’une réexportation des éléments de structure vers les modules de ferraillage (poutre, poteau, voile, …). En effet le nom donné aux fichiers des modules de ferraillage ne contient pas le nom du modèle. • Dans le cas d’une variante sur l’étude d’un bâtiment, celui-ci pourra être enregistré dans le même dossier que le bâtiment d’origine. Mais attention il faudra changer la variante (Confer § 2) pour ne pas perdre les fichiers module de ferraillage du bâtiment d’origine. • On peut repasser du modèle d’exploitation au modèle de saisie et du modèle de calcul au modèle de saisie à l’aide de l’icône , que l’on trouve respectivement en première icône des barres d’outils « Exploitation » et « Analyse ». Lorsque l’on utilise cette icône, la boite de dialogue suivante apparaît.

Sauf cas particulier, il est préférable de reprendre la saisie sur le fichier en cours en ouvrant le fichier de saisie ou en mettant à jour le fichier de saisie existant dans le cas où l’on souhaiterait prendre en compte le dimensionnement déjà effectué. La solution qui consiste à reprendre la saisie sur le fichier en cours nécessite une bonne connaissance du fonctionnement du logiciel car elle entraine la récupération d’un modèle comportant des éléments découpés en sous éléments et qui par conséquent est plus délicat à modifier.

1-32


2. LA SAISIE GRAPHIQUE DE LA STRUCTURE DU BATIMENT 2.1

INTRODUCTION

La modélisation d’un bâtiment peut être réalisée par l’import d’un fichier de coffrage de type DXF à partir de vues en plan (le plan sera importé sous forme de lignes d’aide sur lesquelles il est aisé de venir « s’accrocher ») ou bien par importation directe de la structure réalisée en coffrage à l’aide du logiciel Advance Béton. Arche possède toutefois une saisie graphique conviviale permettant de modéliser très rapidement une structure.

2.2

COMMENT COMMENCER UNE ETUDE ?

Après avoir créé une nouvelle affaire dans la plate-forme OMD et lancé Arche Ossature, cliquez sur le menu Fichier / Nouveau : donnez un nom à votre fichier (un nom est proposé par le logiciel Bat0x par défaut mais il est préférable de personnaliser le nom de fichier et ainsi éviter d’avoir tous les fichiers avec le même nom). Puis dans le menu Hypothèses / Bâtiment, renseignez les données du bâtiment.

Le niveau NGF correspond à la face supérieure des semelles.

Possibilité d’étudier plusieurs variantes d’un même bâtiment au sein d’une même affaire.

Remarque sur le paramètre variante : Ce paramètre à un effet sur le nom des fichiers des modules de ferraillage et permet d’avoir pour un même modèle des variantes au niveau du ferraillage. Par exemple pour des poutres on pourrait avoir : E01T001A.bea pour la variante A de la poutre n° T1 de l’étage 1 et E01T001B.bea pour la v ariante B de la même poutre. La saisie d'un bâtiment se fait étage par étage. La gestion des étages (hauteur ou étage courant) se fait directement à partir de la fenêtre « Outils » située en bas à gauche de l'écran, dans le pilote.

2-33


La notion d'étage dans Ossature correspond plus à la notion de niveau qu’à la notion d'étage, on ne peut en effet avoir qu'un seul niveau de plancher par étage.

L’utilisateur peut modifier le nom de l’étage.

Les flèches permettent de changer l’étage actif. La hauteur de l’étage peut être modifiée à tout moment. Les éléments se recalent automatiquement.

Remarque : Il est également possible de changer l’étage actif avec les touches « Page précédente » et « Page suivante » du clavier.

Le paramétrage des unités se fait par le menu Options / Unités.

Pour éviter d’avoir à paramétrer à chaque fois les unités de travail, il est intéressant de les stocker dans le fichier « default », elles seront chargées automatiquement à chaque nouvelle affaire. Ces unités sont aussi bien valables en saisie qu’au niveau des résultats. Il est également possible après calcul ou après saisie de les modifier (saisie en mètres et en tonnes, résultats en foot et en pound).

2-34


2.3

PRINCIPE DE LA SAISIE GRAPHIQUE

Le principe de la saisie graphique est basé sur la possibilité de pouvoir créer n’importe quel élément en venant s’accrocher « visuellement » à des entités remarquables déjà présentes ou bien en utilisant un élément déjà créé que l’on copie. On distingue deux types d’éléments suivant leur nombre de points nécessaires à leur positionnement : •

Objets ne nécessitant qu’un seul point de définition : Les files de construction, Les poteaux, Les fondations isolées.

•

Objets nécessitant plusieurs points de définition (à chaque extrémité) :

2.4

Les lignes d’aide Les poutres Les voiles Les parois Les semelles filantes Les dalles (à chaque angle)

LA SAISIE GRAPHIQUE EN UTILISANT LES MODE D’ACCROCHAGE Accrochage par les coordonnées d’un point (au clavier)

L’accrochage au clavier est un mode résident. Dès lors que l’on active la création d’un élément, on a le choix entre changer le mode d’accrochage affiché par défaut, ou bien saisir des coordonnées dans la console quelque soit le mode d’accrochage par défaut affiché. Lorsque l’on active la saisie d’un élément, automatiquement dans la console, on peut entrer les coordonnées d’un premier point (X Y):

2-35


Puis d’un deuxième (sauf pour les objets : poteau, semelle et file de construction, pour lesquels on ne défini qu’un seul point) :

Il faut saisir au clavier numérique les coordonnées X et Y du point à créer, séparés par un espace, puis valider. Le choix des autres modes d’accrochage s’effectue par un menu déroulant situé dans les outils du pilote, situé en bas a gauche de l’écran (confer l’image ci après). Ce menu est également accessible par le raccourci clavier « Alt S ».

Liste des accrochages obtenue en cliquant sur le champ.

Liste des différents modes d’accrochage aux objets.

Grille Le point est créé à chaque intersection de la grille la plus proche du curseur au moment du clic. Le paramétrage de la grille se fait par le menu Outils / Grille. Son affichage est activé en cochant la case en face de Visible ou par un clic sur l’icône dans la palette de Modélisation.

2-36


Possibilité d’incliner la grille.

Point L’accrochage « Point » permet de s’accrocher sur les semelles isolées. Extrémité Le point d’accrochage est situé à l’extrémité de l’élément sur lequel on clique :

point retenu découpe imaginaire au milieu de l’entité

souris

Milieu Le point d’accrochage est situé au milieu de l’élément sur lequel on clique :

//

souris

point retenu //

Intersection Le point d’accrochage est détecté par le logiciel lorsque l’on approche le pointeur de la souris de l’intersection de deux éléments :

2-37


Longueur Le point est accroché sur l’axe de l’élément sur lequel on a cliqué à une distance de l’extrémité la plus proche du clic (un symbole s’affiche pour indiquer le point d’accrochage). Distance que l’utilisateur saisit dans la console.

point retenu pour une longueur de 6,50 m point retenu pour une longueur de 4 m

Longueur de l’élément : 6 m

souris O1

Origine retenue point retenu pour une longueur de -1,50 m

Après activation du mode d’accrochage par longueur, on clique sur l’élément à proximité de l’extrémité que l’on souhaite définir comme point d’origine (origine retenue sur le schéma). Au niveau de la console, en partie basse de la fenêtre, s’affiche alors la longueur de l’élément entre parenthèses.

2-38

Support de formation ARCHE OSSATURE Il suffit ensuite de saisir au clavier la distance algébrique séparant le point d’origine au point que l’on souhaite définir, comme indiqué sur le schéma ci-dessus. Le signe utilisé pour définir cette longueur indique la direction à parcourir. Si la distance est négative le point sera dirigé vers l’extérieur de l’élément et si elle est positive vers l’intérieur. Direction Le fonctionnement de cet accrochage correspond à un mode d’accrochage polaire. Ce mode d’accrochage est paramétrable dans la boite de dialogue « Option – CAO » dans la zone de définition accessible par le menu Option / CAO.

Ce paramétrage permet de définir l’angle d’inclinaison du segment à créer par rapport à l’horizontal. Il existe plusieurs modes qui sont : •

= l’angle est défini graphiquement dans la fenêtre de saisie.

•

= l’angle incrément vaut 30°.

•

= l’angle incrément vaut 45°.

•

= l’angle incrément est à définir par l’utilisateur : il faut saisir la valeur de a.

Magnétique Le point d’accrochage est créé à l’endroit remarquable le plus proche (intersection, extrémité) sauf si aucun de ceux-ci ne se trouve à proximité, auquel cas c’est le point le plus proche de l’élément qui est choisi. Ce mode d’accrochage est à utiliser avec une grande attention car elle peut être à l’origine d’instabilité dans le modèle.

Perpendiculaire Il y a deux manières d’utiliser le mode perpendiculaire : En s’accrochant perpendiculairement sur un objet (définition du deuxième point). Pour cela, il suffit de cliquer sur l’objet sur lequel on souhaite se raccrocher. En partant d’un objet existant (définition du premier point). Pour cela, il suffit de cliquer sur l’objet servant de référence, à proximité d’une des deux extrémités pour positionner le repère local (x,y) qui va ensuite nous permettre de définir la position du point de départ (paramètre x) et du point d’arrivée (paramètre x et y).

2-39


On saisit les deux grandeurs successivement x et y dans le repère local de l’élément, valeurs demandées par le logiciel après que le clic de la souris ait donné l’extrémité origine (les deux valeurs x et y s’affichent dans la zone de message).

Relatif Ce mode d’accrochage permet de définir ponctuellement un repère local de même orientation que le repère global. Il faut en premier définir la position du repère local. L’accrochage sur les éléments peut se faire à leurs extrémités ou en leur milieu ou aux intersections avec d’autres éléments. Dans un deuxième temps, il faut saisir au clavier les coordonnées DX et DY dans la console.

Poteau

L’accrochage poteau permet de s’accrocher sur les poteaux. En tête ou en pied d’un poteau lorsque l’on saisie en vue 3D.

Remarques complémentaires

Accrochage par point remarquable Quand un mode de création fait appel à un point remarquable (grille, extrémité, intersection, milieu), il est conseillé de ne pas cliquer exactement sur ce point. Il vaut mieux cliquer à proximité de ce point pour réussir l’accrochage. Arche Ossature indique visuellement dans la zone de saisie par un symbole le point qu’il a détecté.

2-40


Symbole d’extrémité

Symbole d’intersection

Symbole de milieu

Changement de vue et de mode d’accrochage en cours de création On peut changer de vue et de mode d’accrochage entre la création de deux points d’un même élément.

Pointeur de la souris L’apparence du pointeur de la souris est différente entre le mode de création et le mode de capture. En mode création c’est une croix et en mode de capture c’est une flèche.

2.5

LA SAISIE GRAPHIQUE EN UTILISANT LES FONCTIONS DE MODIFICATIONS

Elle nécessite la sélection d’un certain nombre d’éléments (ceux que l’on doit modifier) et fait donc appel au champ mode de sélection située au dessus de celui des choix des modes d’accrochage. Ce champ est accessible lorsque le curseur de la souris est en forme de flèche (c'est-à-dire lorsqu’il n'y a aucune fonction activée).

Si l'utilisateur est en cours de fonction, il est facile de reprendre la main soit en appuyant sur la touche "Echap", soit en cliquant sur le bouton droit de la souris.

2.5.1 LES MODES DE SELECTION

2-41


Liste obtenue en cliquant sur le champ ou par le raccourci clavier « ALT S ».

Liste des différents modes de sélection.

Unique Cette fonction est active par défaut. Elle permet une sélection une par une des entités par un simple clic. Les sélections se cumulent. Pour désélectionner une entité, il suffit de la recliquer. Pour sélectionner un élément voisin à celui que l’on a sélectionné par erreur, il faut actionner la touche tabulation sans trop déplacer la souris de l’endroit du 1er clic.

Fenêtre Cette fonction permet de définir une zone de sélection et par conséquent une sélection de plusieurs objets en une seule opération. Elle a deux modes de fonctionnement. Un premier mode qui permet de sélectionner tous les objets entièrement compris dans la fenêtre et un deuxième mode qui permet de sélectionner tous les objets qui ont une extrémité dans la fenêtre. La différence entre ces deux modes réside dans la manière de définir la fenêtre de capture dont l’apparence du contour change. En là définissant du haut

2-42

Support de formation ARCHE OSSATURE vers le bas, on est sur le premier mode de capture (mode global) décrit ci avant et sur le deuxième mode de capture (mode partiel) du bas vers le haut. Pour définir cette fenêtre, il faut faire avec la souris un premier clic bouton gauche pour le premier point. Puis tout en maintenant le bouton gauche glisser la souris pour définir la zone de capture. Un cadre se dessine à l’écran pour matérialiser cette zone. Pour finir la manipulation relâcher le bouton de la souris.

Mode global

Mode partiel

Type Cette fonction permet une sélection par entités. Choix du type d’objet à sélectionner.

Sélection partielle par numéros.

Sélection sur l’ensemble du modèle (Tous) ou restriction à l’étage actif (Etage actif).

Affichage Cette fonction permet une sélection de l’ensemble des entités affichées entièrement dans la zone graphique.

2-43


Tout Cette fonction permet de sélectionner toutes les entités (Attention même celles qui ne sont pas affichées).

Annule Cette fonction permet de désélectionner toutes les entités précédemment sélectionnées. On peut également annuler une sélection avec la touche Echap du clavier. Pour cela, il faut l’actionner deux fois de suite.

Inverse Cette fonction permet d’inverser une sélection. Ainsi, les éléments non sélectionnés sont sélectionnés et les éléments sélectionnés sont désélectionnés.

Critère Cette fonction permet de sélectionner les éléments suivant différents critères : par matériaux, par prédimensionnement, par erreur, etc.

Remarques sur les sélections : La sélection dans Arche Ossature, est basée sur un mode de sélection additive. C'est-à-dire que lorsque l’on enchaine plusieurs sélections l’une après l’autre, elles se cumulent. Les éléments sélectionnés sont affichés en vert et dans le cas d’une sélection unique, les attributs de l’élément sont affichés en partie gauche de la fenêtre. Pour désélectionner la dernière sélection effectuée utiliser la touche Echap.

2.5.2 LA COMMANDE COPIER Cette fonction, obtenue par le menu Modifier / CAO / Copier (ou par le raccourci clavier « Inser ») permet la copie d’entités sélectionnées.

2-44

Support de formation ARCHE OSSATURE Plusieurs modes de copie sont possibles : • • •

Copie par translation (vecteur) suivant le repère de la grille. Copie par rotation (point + angle). Copie par symétrie (point + plan). Choix de la direction verticale : dans le plan ; dans l’étage supérieur ; dans l’étage inférieur.

Choix du repère de la copie : repère global du modèle ou repère de la grille (bouton Relatif Grille enfoncé).

La copie peut être multiple indiquant un nombre de copies.

en

Remarque : En cliquant sur l’icône « », il est possible de récupérer graphiquement les coordonnées d'un vecteur de translation, ou bien les coordonnées d'un centre de rotation ou symétrie. La capture des coordonnées se fait à l’aide des modes d’accrochage décrits précédemment.

2.5.3 LA COMMANDE DEPLACER Le fonctionnement est identique à la commande Copier. Cette commande est obtenue par la menu Modifier CAO / Déplacer (ou par le raccourci clavier « Home »).

2-45


Elle permet le déplacement d’entités par : • • •

Translation (vecteur), Rotation (point + axe + angle), Symétrie (point + plan).

2.5.4 LA COMMANDE SUPPRIMER Cette commande est obtenue par le menu Modifier / CAO / Supprimer ou par le raccourci clavier « Suppr ». Elle permet la suppression des entités sélectionnées.

2.5.5 LA COMMANDE RE-LIMITER Cette commande est obtenue par le menu Modifier / CAO / Relimiter ou raccourci clavier « Alt + R ». Elle permet l’allongement ou le raccourcissement d’éléments.

La démarche à suivre est la suivante pour l’allongement d’éléments. • Sélectionner une ou plusieurs entités à re-limiter. • Prendre la commande Re-limiter le pointeur de la souris se transforme en une paire de ciseaux

.

2-46

Support de formation ARCHE OSSATURE • Cliquer sur l’objet servant de frontière à la relimitation qui une fois sélectionné apparaît en rouge. • Valider par la touche « Enter »

La démarche à suivre est la suivante pour le raccourcissement d’éléments. • Sélectionner une ou plusieurs entités à re-limiter. • Prendre la commande Re-limiter le pointeur de la souris se transforme en une paire . de ciseaux • Cliquer sur l’objet servant de frontière à la relimitation qui une fois sélectionné apparaît en rouge. • Cliquer le coté (par rapport à la frontière) que l’on souhaite conserver. Une petite croix rouge matérialise le clic. • Valider par la touche « Enter »

2-47


Remarques : La touche tabulation permet de modifier la sélection de la frontière (élément qui apparaît en rouge). Un bord de dalle ne peut pas servir de frontière. Cette commande ne fonctionne pas sur les dalles (Confer la commande « Etirer »).

2.5.6 LA COMMANDE COUPER La procédure est identique à celle décrite pour la relimitation (allongement). Le résultat de cette commande sur les objets est qu’ils sont divisés en deux éléments indépendants.

Remarque : La commande « couper » génère des trous dans la numérotation des objets. Par exemple, si l’on coupe la dernière poutre créée (n° 5). Les deux poutres issues de cette coupure porteront les numéros 6 et 7. Le numéro 5 ne sera plus affecté à une poutre, puisque en reprenant la création des poutres la numérotation poursuivra en partant du numéro 8. Pour supprimer, les trous dans la numérotation, utiliser la fonction renumérotation accessible par le menu Modifier / Renuméroter.

2.5.7 LA COMMANDE ETIRER La commande « Etirer » permet de modifier les points de définition d’un objet. On accède à la commande par le menu Modifier / CAO / Etirer ou par le raccourci clavier Alt + T.

Pour utiliser cette commande, il faut : • Sélectionner un objet.

2-48

Support de formation ARCHE OSSATURE • Prendre la commande « Etirer ». • Cliquer sur le point de définition que l’on souhaite déplacer (mode d’accrochage extrémité). • Cliquer sur le nouveau point de définition (mode d’accrochage adapté à la situation). Exemple d’une dalle

Remarque : Cette commande ne fonctionne pas avec les entités ligne et file de construction.

2.5.8 LA COMMANDE RELIMITER AUTOMATIQUEMENT La commande « relimiter automatiquement » permet de connecter automatiquement plusieurs objets (voiles et poutres) en même temps. On accède à la commande par le menu Modifier / CAO / Relimiter automatiquement ou par le raccourci clavier Alt + G.

Pour utiliser cette commande, il faut : • Sélectionner plusieurs objets (pas forcément du même type). • Prendre la commande « Relimiter automatiquement ». • Valider la boite de dialogue qui s’ouvre.

2-49


Remarque : Cette commande ne fonctionne pas sur des éléments distants de plus de 40 cm.

2.5.9 LA COMMANDE ALIGNER La commande « aligner » permet d’aligner des poutres et/ou des voiles et/ou des semelles filantes par rapport à une entité : voile, poutre, semelle filante, ligne ou file de construction. On accède à la commande par le menu Modifier / CAO / Aligner ou par le raccourci clavier Alt + L. Pour utiliser cette commande, il faut : • Sélectionner un ou plusieurs objets (pas forcément du même type). • Prendre la commande « Aligner ». • Sélectionner l’objet servant de base à l’alignement. • Valider le choix et terminer la commande par Enter.

2-50


Exemple : on souhaite aligner le voile 5 et les poutres 5 et 6 sur le voile 1.

2-51


2.5.10 LA COMMANDE MAGNETISER SUR LES FILES La commande « Magnétiser sur les files » permet d’aligner des poutres et/ou des voiles et/ou des semelles filantes sur une file de construction dont la propriété magnétisme est active (confer paragraphe 2.7.1 Les lignes d'aide et les files de construction). On accède à la commande par le menu Modifier / CAO / Magnétiser sur les files ou par le raccourci clavier Alt + M. Pour utiliser cette commande, il faut : • Sélectionner un ou plusieurs objets (pas forcément du même type). • Prendre la commande « Magnétiser sur les files ». • Répondre à la question de la boite de dialogue qui s’ouvre.

Les pointillés matérialisent le domaine du champ magnétique.

Remarque : Seuls les extrémités des objets sélectionnés, situées dans le champ magnétique seront déplacées sur la file de construction.

2-52


2.5.11 LA COMMANDE COUPER DALLES La commande « Couper dalles » permet de découper les dalles en fonction des éléments porteurs (poutres et voiles). On accède à la commande par le menu Modifier / CAO / Couper dalles ou par l’icône

située dans la barre d’outils Modélisation.

Pour utiliser cette commande, il faut : • Sélectionner une ou plusieurs dalles. • Prendre la commande « Couper dalles ».

2.5.12 LA COMMANDE AJUSTER PORTEUR La commande « Ajuster porteur » permet d’aligner verticalement un poteau ou un voile respectivement par rapport à un poteau ou un voile de l’étage inférieur. On accède à la commande par le menu Modifier / CAO / Ajuster porteur. Pour utiliser cette commande, il faut : • Sélectionner les poteaux et les voiles que l’on souhaite ajuster. • Prendre la commande « Ajuster porteur ». • Valider la boite de dialogue qui s’ouvre.

2-53


Remarque : Cette commande ainsi que toutes les autres commandes ajuster ne fonctionne que si l’on se trouve à l’intérieur de la tolérance d’ajustement qui se paramètre dans la boite de dialogue Options – CAO accessible par le menu Options / CAO.

2.5.13 LA COMMANDE AJUSTER POUTRES La commande « Ajuster poutres » permet de connecter les poutres sur les poteaux et sur les extrémités des voiles. On accède à la commande par le menu Modifier / CAO / Ajuster poutres. Pour utiliser cette commande, il faut : • Sélectionner les poutres que l’on souhaite ajuster. • Prendre la commande « Ajuster poutres ». • Valider la boite de dialogue qui s’ouvre.

2-54


2.5.14 LA COMMANDE AJUSTER DALLES La commande « Ajuster dalles » permet de connecter les dalles aux poutres et aux voiles. On accède à la commande par le menu Modifier / CAO / Ajuster dalles ou par le raccourci clavier Alt + J. Pour utiliser cette commande, il faut : • Sélectionner les dalles que l’on souhaite ajuster. • Prendre la commande « Ajuster dalles ». • Valider la boite de dialogue qui s’ouvre.

2-55


2.5.15 LA COMMANDE AJUSTER FONDATIONS La commande « Ajuster fondations » permet d’ajuster la longueur des fondations filantes à la longueur des voiles qu’elles portent. On accède à la commande par le menu Modifier / CAO / Ajuster fondations. Pour utiliser cette commande, il faut : • Sélectionner les fondations filantes que l’on souhaite ajuster. • Prendre la commande « Ajuster fondations ». • Valider la boite de dialogue qui s’ouvre.

2-56


2.6

EXERCICE : UTILISATION DES OUTILS DE SAISIE GRAPHIQUE

Cette figure permet l’utilisation de l’ensemble des modes d’accrochage proposés ainsi que les fonctions de copie et de relimitation. Donner la valeur de la côte manquante.

2-57


2.7

LES DIFFERENTES ENTITES

Les entités présentées dans ce paragraphe, ne peuvent être générées qu’en phase de modélisation.

2.7.1 LES LIGNES D'AIDE ET LES FILES DE CONSTRUCTION L’activation se fait par les deux icônes suivantes de la barre d’outils « Modélisation » :

Génération des files de construction

Génération des lignes d’aide

Les lignes d'aide sont considérées comme telles et n'ont donc aucunes propriétés mécaniques. Lors de l'import d'un fichier DXF en importation globale (menu Fichier / Importer / DXF), les traits importés sont considérés comme des lignes d'aide. Elles sont saisies en utilisant les différents modes d'accrochages et définies par deux points. Les files de construction sont gérées différemment : elles ne sont saisies que par un seul point appelé "point d'insertion", l'utilisateur fixe à l'avance dans la fiche de statut (voir cidessous) la longueur, l'angle d'inclinaison de la file et le nom de la file de construction. Nom de la file de construction. L’incrémentation des numéros peut se faire de façon automatique. Angle (sens trigonométrique) de la file par rapport à l’horizontale. La longueur et le point d’insertion sont automatiques et ne peuvent pas être modifiés. Longueur de la file de construction. Point d’insertion (début, milieu ou fin de la file). Active ou non le magnétisme de la file. Permet de définir le domaine d’action du magnétisme.

Les lignes d’aide et les files de construction doivent être considérées comme des supports d’accrochage utiles à la saisie graphique des éléments de construction. Le magnétisme des files et la commande CAO « Magnétiser sur les files », permet de ramener les entités sur la file (confer paragraphe 2.5.10 La commande Magnétiser sur les files).

2-58


2.7.2 LES ELEMENTS DE CONSTRUCTION Les différents éléments de construction disponibles dans Arche Ossature sont : • • • • • • •

Les voiles (définis par leurs deux extrémités), Les poteaux (définis par un seul point), Les poutres (définies par leurs deux extrémités), Les dalles (définies par chacun de leurs angles), Les semelles isolées (définies par un seul point), Les semelles filantes (définies par leurs deux extrémités), Les parois (définies par leurs deux extrémités),

Leur activation se fait par le menu Générer ou bien par la barre d’outils « Modélisation » ou encore par le menu contextuel (clic bouton droit de la souris dans la zone graphique). : Génération d’une dalle. : Génération d’une poutre. : Génération d’un poteau. : Génération d’un voile. : Génération d’une semelle isolée. : Génération d’une semelle filante. : Génération d’une paroi. Chacun des éléments sera généré dans l’étage actif (étage affiché en bas à gauche de l’écran). La hauteur des entités : poteau, voile et paroi et la localisation en altitude (plancher haut ou bas) des entités : dalle, poutre et semelle seront définies par la hauteur d’étage. L’utilisateur peut définir pour chaque élément divers matériaux par le menu Hypothèses / Matériaux.

2-59


2.7.2.1

La définition des matériaux

Les matériaux sont définis dans le menu Hypothèses / Matériaux. Possibilité d’associations Elément - Matériau.

Caractéristiques pour la méthode traditionnelle.

Caractéristiques pour la méthode aux éléments finis.

Un matériau est défini par son nom (apparaissant dans les attributs de chaque élément), son libellé (dans le métré), sa densité, l’angle de diffusion (paramètres utilisés dans la DDC Traditionnelle pour les voiles), ses critères de dimensionnement (les contraintes fc28 et Fe pour le calcul dans les modules de ferraillage).

Remarque : l’angle de diffusion dans les voiles est donné par rapport à l’horizontale, et non par rapport à la verticale (confer schéma ci-contre).

Pour la DDC Eléments Finis ainsi que pour les éventuelles études de contreventement (vent et/ou séisme), il est nécessaire de renseigner les caractéristiques mécaniques du matériau, à savoir son module d’élasticité longitudinal (module d’Young), son coefficient de Poisson et son coefficient d’amortissement (calcul sismique). Remarque : Toutes les fonctions de pré-dimensionnement d’Arche Ossature ne fonctionnent que pour le béton armé.

2-60


2.7.2.2

Les voiles Taux de remplissage du voile (Tx) et coefficient de dégression des charges (dq). Situation du voile. Fonctionnement du voile. Chargement. Matériaux. Epaisseur du voile. Possibilité d’imposer un ratio. Longueur au nu des appuis. Possibilité de définir des ouvertures rectangulaires ou circulaires dans le voile. Paramétrage de la modélisation EF.

Définition du statut sismique (principal ou secondaire) de l’élément. Possibilité de définir un style de ferraillage à utiliser lors de l’export vers le module Arche Voile.

Taux de remplissage et coefficient dq

Tx est un coefficient de remplissage qui permet d'indiquer un pourcentage d'ouverture non localisé avec précision dans le voile. Si la valeur 80% est saisie (soit un coefficient de 0.80), alors 80% du poids propre du voile est pris en compte dans les calculs de descente de charges. dq : le coefficient dq correspond au coefficient de dégression des charges verticales, calculé automatiquement par le logiciel ou imposé par l’utilisateur; ce paramètre n'est accessible que si l'utilisateur a activé la dégression des charges verticales dans les hypothèses pour la méthode traditionnelle (menu Hypothèses / Méthode de calcul DDC / Méthode traditionnelle – Onglet Verticaux). Le calcul automatique est en fait paramétré dans la fenêtre accessible depuis le menu Modifier / Attributs / Dégressions.

2-61


Niveau supérieur à partir duquel s’applique la dégression des charges d’exploitation.

Nota important concernant le coefficient dq: Descente de charges dans les poteaux

Descente de charges dans les poteaux

dq=1

2t

2t=2*1

dq=0.9

4t

3.6 t = 4 * 0.9

dq=0.85

6t

5.1 t = 6 * 0.85

dq=0.8

8t

6.4 t = 8 * 0.8 t

Sans dégression des surcharges

Avec dégression des surcharges

Ces facteurs de réduction ne s’appliquent pas aux poutres et aux dalles. Défini de manière globale, le facteur de réduction dq peut aussi être saisi sur chaque élément par l’utilisateur (dans la fenêtre de statut de chaque élément ou par la commande Modifier / Attributs / Statuts). Situation du voile

La situation du voile (intérieur ou extérieur) influe sur le calcul du ratio d'acier (ou quantité d’acier) du voile.

2-62


Fonctionnement du voile

En cliquant sur la flèche située à droite de la case de paramétrage du fonctionnement du voile ou dans celle-ci, on fait apparaître une liste déroulante avec les types de voile disponibles. Voile courant :

Poutre voile :

Console :

Voile non porteur : Détection auto : Remarque :

Il ne reprend pour chargement que les efforts s’appliquant sur son arête supérieure, ou issus d’autres voiles le coupant. Les efforts se diffusent avec un angle propre au matériau. En plus du fonctionnement décrit pour le voile courant, la poutre voile est capable de reprendre des charges en fibre inférieure et de les relever jusqu’à ses appuis. Fonctionnement identique à la poutre voile au niveau de la reprise des charges. A la différence avec la poutre voile, la console n’a qu’un seul appui. Ce voile ne reprend aucune charge. Il ne génère que son propre poids en fonction de la densité du matériau retenu. Ossature détermine seul le type du voile (option conseillée).

La poutre voile, la console et le voile non porteur ne sont pas détectées automatiquement. Il faut dans ce cas imposer leur fonctionnement.

Chargement extérieur

L'utilisateur a la possibilité d'appliquer des charges "externes" (ponctuelles et/ou linéaires réparties ou triangulaires). Les charges linéaires peuvent être appliquées sur toute la longueur du voile ou seulement sur une partie.

2-63


Gestion des charges (Ajouter une charge ou supprimer une charge)

Possibilité de charger toute la travée.

G: Q: AC :

Charges permanentes. Charges d’exploitation. Part des charges permanentes après gros œuvre (partie instantanée de ces charges prises en compte pour le calcul des flèches réglementaires BAEL des dalles et des poutres) ou autre cas de charge suivant le paramétrage défini dans la fenêtre Hypothèses / Méthode de calcul – Prédim Onglet Global.

Dans le premier cas, la charge AC est incluse dans G, dans le second, elle constitue un cas de charges à part. Ceci peut être éventuellement utilisé pour modéliser une charge de neige que l’on veut traiter en descente de charge traditionnelle. Dans ce cas là, il faut faire très attention au niveau du pré-dimensionnement car la charge AC sera prise en compte comme une charge permanente. Matériau

Choix du matériau dans la liste déroulante (Confer paragraphe 2.7.2.1 La définition des matériaux).

2-64


Dimensions du voile

Comme pour l’ensemble des éléments, l'utilisateur a la possibilité d'imposer ou de laisser libre : • La largeur des voiles (pour le pré-dimensionnement, mettre 0). Dans le cas où l’utilisateur impose une valeur, il sera averti par Ossature si celle-ci est trop faible. • Le ratio d’acier HA et le ratio d’acier pour le treillis soudé. Il est possible au niveau de la saisie d’imposer ou non un ratio dans chaque voile que l’on crée. Toutefois pour conserver les valeurs non nulles lorsque l’on demande le calcul du ferraillage (commande « Analyser/Ferraillage »), il est nécessaire que l’option « Conserver les ratios imposés » soit activée dans la fenêtre Hypothèses/Méthode de calcul Prédim – onglet Global. Lorsque ce ratio est trop faible un message d’avertissement l’indiquera.

•

La longueur au nu des appuis de la poutre. Lorsque cette longueur est nulle, la longueur entre nu de la poutre est déduite de la longueur saisie à laquelle on enlève la demi-largeur des appuis. Par contre, lorsque cette longueur est non nulle, la longueur saisie définie la longueur entre appuis. Ce paramètre n’a pas d’influence sur la DDC par contre elle est récupérée dans les modules de ferraillage (voile et paroi fléchie).

Ouvertures

Le paramètre « Ouvertures… » permet de définir des ouvertures dans les voiles. En cliquant sur ce bouton, la boite de dialogue ci-après s’ouvre.

2-65


Dans cette boite de dialogue, la zone de gauche sert gérer la liste des ouvertures ( ajouter une ouverture dans la liste, supprimer une ouverture dans la liste, supprimer toutes les ouvertures). La zone de droite indique les propriétés de l’ouverture sélectionnée dans la liste. Les propriétés qui caractérisent l’ouverture sont : • La forme : rectangulaire ou circulaire. • Le positionnement (coordonnées données par rapport au début du voile) et les dimensions de l’ouverture.

Rectangulaire :

Circulaire :

•

Remarque : Le début d’un voile correspond au premier point saisi pour le définir. Pour voir graphiquement où est situé le début d’un voile, il suffit d’afficher son nom qui est positionné à proximité du début ou le repère local (confer les options d’affichage). Les paramètres de calcul du linteau pour l’export dans le module de ferraillage dans Arche voile. Les quatre choix possibles sont : Faire un calcul du linteau sans imposer la hauteur de calcul.

2-66

Support de formation ARCHE OSSATURE Faire un calcul du linteau en imposant la hauteur du linteau.

Mise en place des aciers forfaitaire dans le linteau.

Ne pas placer d’acier dans le linteau.

Dans cette boite de dialogue, il y a une fonction de copie qui permet de dupliquer une ouverture déjà définie en précisant le vecteur de copie (Dx en horizontal et Dy en vertical) et le nombre de copie. Le bouton copie permet de valider et d’effectuer la copie.

Modélisation EF

La première case est une case avec un menu déroulant qui permet de définir le type de modélisation (Poutre équivalente ou Maillage coque ou Croix indéformable) que l'on veut appliquer pour la génération du modèle de calcul aux éléments finis. Nous vous conseillons de choisir l’option par défaut qui fera appel aux choix définis dans la fenêtre Hypothèses / Méthode de calcul DDC / Méthode Eléments finis (confer paragraphe 4.3.4.3). Ce qui permettra d’avoir une vision globale sur le principe de modélisation retenu dans votre étude. L’option « Prise en compte des ouvertures » décochée a pour effet de supprimer dans le cas d’une modélisation en Maillage coque les ouvertures saisies dans le paramètre « Ouvertures… » du voile. L’option super élément a une incidence sur la lecture des efforts de calculs aux éléments finis en mode Exploitation.

2-67

Support de formation ARCHE OSSATURE Pour bien comprendre, il nous faut d’abord définir la notion de super élément. Lorsque vous saisissez un voile, vous définissez un super élément qui sera en raison de l’algorithme de calcul de DDC Traditionnelle découpé lors du lancement de la modélisation. Si l’on regarde la numérotation de ces éléments, on voit apparaître une numérotation indicée qui permet de garder le lien entre les éléments et le super élément auxquels ils appartiennent.

Voile en saisie

Voile après modélisation

Lorsque cette option est active (case cochée), on obtient un torseur pour l’ensemble du voile. Dans le cas contraire, on obtient un torseur pour chaque élément de voile. Ferraillage sismique Dans Arche Ossature une routine de calcul permet dans le cadre d’une analyse dynamique d’un bâtiment de définir le statut « principal » ou « secondaire » de l’élément. Pour plus d’information se reporter au support de formation traitant du calcul sismique.

Style de ferraillage

Le paramètre style de ferraillage sert à définir les hypothèses de calcul du ferraillage (caractéristiques des matériaux, dispositions de ferraillage, présentation du plan de ferraillage, etc). Les fichiers style de ferraillage sont définis par l’utilisateur dans le module de ferraillage des poutres (menu Fichier / Enregistrer style).

2-68


Quelques remarques sur la diffusion des charges dans les voiles • Diffusion dans un voile d’une charge ponctuelle en fonction de sa position

Charge ponctuelle placée au milieu du voile La diffusion de la charge dans le voile peut se faire sans obstacle suivant l’angle de diffusion imposée. Elle se répartie donc de manière uniforme en pied de voile.

Charge ponctuelle placée à l’extrémité du voile La charge se diffuse normalement suivant son angle de diffusion à gauche, mais ne peut pas se diffuser à droite. Elle ne se diffuse donc que sur la moitié de la distance sur laquelle elle devrait se diffuser normalement. Sa répartition en pied de voile est donc triangulaire.

Charge ponctuelle placée entre le milieu et l’extrémité du voile La charge se diffuse normalement suivant son angle de diffusion à gauche, mais ne se peut pas se diffuser entièrement à droite. Sa répartition est donc trapézoïdale.

2-69


Définition du diagramme trapézoïdal Calcul du torseur M et N au centre de gravité de la zone de diffusion. Exemple: N = P et M = P * e Calcul de la charge répartie min et max. Exemple: pmin = (N / L) – (6M / L2) pmax = (N / L) + (6M / L2)

• Diffusion dans le cas d’un alignement de voiles

Exemple : voiles V1 et V2. Ces voiles ne forment pas un superélément : ce sont 2 entités bien distinctes. Dans ce cas, la charge P se répartit uniquement sur le voile V2 et de manière trapézoïdale car elle ne peut se diffuser correctement.

Exemple : voiles V1.1 et V1.2. Ces voiles ont été renommés de manière à former un seul super-élément. Dans ce cas, la charge P se répartit sur le super-élément, soit sur l’ensemble des 2 voiles sans distinction. Elle peut ainsi se diffuser correctement et donc sa répartition est uniforme en pied de voile.

2-70


Remarque : Cas où 2 voiles ne forment pas un super-élément et où la charge P se situe exactement à la jonction entre les 2 voiles : La charge en pied des voiles V1 et V2 est alors calculée avec l’effort P/2.

2.7.2.3

Les poutres

Conditions aux limites de la poutre.

Classe de la poutre (gestion des croisements de poutres). Chargement extérieur.

Matériau. Dimensions de la poutre. Ratio imposé (dito voile). Longueur au nu des appuis. Choix de la modélisation EF des poutres. Définition du statut sismique (principal ou secondaire) de l’élément. Attribution d’un style de ferraillage à utiliser pour l’export ferraillage. Fichier de liaison (module de ferraillage).

2-71


Conditions aux limites

Début ou Fin permet de modifier la condition d'appui à l'origine ou à l'extrémité de la poutre. Par exemple, si une poutre ne repose que sur un poteau à l’une de ses extrémités, elle ne sera stable que si on active l'encastrement correspondant à cette extrémité. Classe de la poutre

Principale : si cette case est cochée la poutre est principale. Ceci permet de distinguer les poutres primaires des poutres secondaires lorsque celles-ci se croisent, et que le logiciel ne peut pas déterminer automatiquement le rang. Par définition une poutre secondaire repose sur une poutre principale. Attention car si une poutre doit être suspendue à un voile, l'attribut "Principale" doit être désactivé, et l'attribut "poutre voile" du voile doit, lui, être activé (confer chapitre sur les voiles). Dans le cas des intersections de poutres, le logiciel applique plusieurs règles suivant les cas de figure ci après, de façon à déterminer les poutres porteuses et les poutres portées.

Lorsqu'il y a un poteau à l'intersection de deux poutres, il n'y a pas d'hésitation possible, toutes les poutres sont principales.

Configuration en "Croix"

Configuration en "T"

2-72

Configuration en "L"


Lorsqu'il n'y a pas de poteau à l'intersection de deux poutres plusieurs configurations sont possibles : •

Configuration en "Croix" 1. 2. 3.

Les deux poutres sont "Principales", alors Ossature détectera une erreur lors de la modélisation, Aucune des deux poutres n'est "Principale", alors Ossature détectera une erreur lors de la modélisation, Une poutre est principale, l'autre ne l'est pas, Ossature coupera automatiquement la poutre "Non-Principale" sur la poutre "Principale" de la façon suivante :

1.1 2 1.2

•

Configuration en "T" 1. 2. 3.

•

Les deux poutres sont "Principales", alors Ossature détectera que la poutre n°2 repose sur la poutre n°1, Aucune des deux poutres n'est "Principale", alors Ossature détectera que la poutre n°2 repose sur la poutre n°1, Une poutre est principale, l'autre ne l'est pas, Ossature coupera automatiquement la poutre "Non-Principale" sur la poutre "Principale".

Configuration en "L" 1. 2. 3.

Les deux poutres sont "Principales", alors Ossature fera reposer la poutre avec le numéro le plus élevé sur celle avec le numéro le plus faible, Aucune des deux poutres n'est "Principales", alors Ossature fera reposer la poutre avec le numéro le plus élevé sur celle avec le numéro le plus faible, Une poutre est principale, l'autre ne l'est pas, Ossature fera reposer la poutre "Non-Principale" sur la "Principale".


L'utilisateur a la possibilité d'appliquer sur les poutres des charges en sus de la descente de charge et ce directement dans la fiche de statut de la poutre (confer chargement voile).

2-73


Matériau

Choix du matériau dans la liste déroulante (Confer paragraphe 2.7.2.1 La définition des matériaux). Dimensions

L'utilisateur a la liberté d'imposer les deux dimensions de la poutre (b = largeur de la poutre et h = hauteur de la poutre y compris épaisseur du plancher) ou bien de laisser les dimensions nulles auquel cas le logiciel se chargera du pré-dimensionnement. Il est également possible de n'imposer qu'une seule des deux dimensions. Pour les paramètres R.HA(/m3) et L(nu) se reporter au paragraphe 2.7.2.2 qui traite des voiles. Report EF

Ce paramètre permet de définir le type de modélisation utilisé pour représenter les poutres dans le cas d’un calcul aux éléments finis des actions aux appuis des dalles (concerne les planchers dalle et les planchers de reprise). Avec le paramètre « Poutre rigide » la poutre est remplacée dans le modèle EF par des appuis rigides articulés (dans ce cas l’influence de la déformation de la poutre n’est pas prise en compte). Avec le paramètre « Poutre élastique » la poutre est représentée dans le modèle par un élément filaire de type « Poutre C » (prise en compte des déformations d’effort tranchant). Ferraillage sismique Ce reporter au paragraphe 2.7.2.2 qui traite des voiles. Style de ferraillage Ce reporter au paragraphe 2.7.2.2 qui traite des voiles.

2-74


Fichier de liaison Ce fichier de liaison permet à Arche Ossature de conserver les modifications utilisateurs faites dans les modules de ferraillages (trémies, décaissés, hypothèses…) lors des itérations successives. A la création d’une poutre, le fichier de liaison n’existe pas.

Le fichier de liaison correspond au fichier du module Arche Poutre qui est créé lors du premier export vers le module de ferraillage (export réalisé en mode exploitation).

permet de visualiser dans le module Arche Poutre le fichier qui sert de liaison et L’icône dans lequel sont stockés tous les paramètres. Attention : Pour conserver le fichier de liaison lorsque l’on retourne en saisie, il faut prendre l’option « Reprendre la saisie sur le fichier en cours » ou « Mettre à jour le fichier de saisie existant». Nous conseillons de prendre la deuxième option. Remarques : • • •

Pour modéliser une poutre continue sur plusieurs appuis, il convient de la saisir en une seule fois. Si l’on saisit chaque travée de la poutre indépendamment les unes des autres, chacune d’elle sera considérée comme isostatique. Après analyse, dans le cas d’une poutre continue le logiciel adoptera une numérotation indicée pour chaque travée.

2-75


2.7.2.4

Les poteaux Coefficients de flambement. Coefficients de dégression. Angle d’orientation. Chargement extérieur. Association du poteau à un groupe de poteaux (optimisation). Matériau. Forme du poteau. Dimensions du poteau. Ratio d’acier. Ferraillage sismique.

Modélisation EF.

Attribution d’un style de ferraillage à utiliser pour l’export ferraillage.

Fichier de liaison (module de ferraillage).

Coefficient de flambement et coefficient de dégression de charge

k est le coefficient de longueur de flambement du poteau qui permet de définir la longueur de flambement du poteau : Lf = k * (Hauteur de l'étage). Par défaut ce coefficient vaut 1. dq est le coefficient de dégression des charges d’exploitation (dito voiles).

2-76


Angle d'orientation

Cet angle correspond à l'orientation du poteau en plan par rapport à son axe vertical (rotation suivant le sens trigonométrique).

Angle = 0° et 45°


On peut appliquer, en plus de la descente de charge, un effort en tête de poteaux en G, en Q et en AC.

Famille d’éléments La notion de famille d’élément permet d’industrialiser la fabrication des poteaux sur un chantier, en uniformisant le coffrage et le ferraillage d’un groupe de poteau. Dans le but de simplifier et d’augmenter la productivité de la construction du bâtiment.

2-77


Pour associer un poteau à une famille d’éléments, il faut au préalable créer les familles d’éléments en passant par le menu Hypothèses / Famille d’éléments. Suppression d’une famille. Création ou chargement d’un modèle de famille.

Création d’une famille.

Choix du type d’élément. Choix de l’étage. Famille d’éléments active.

Paramétrage de l’export vers les modules de ferraillage.

Paramétrage des attributs de la famille d’éléments active.

Pour définir une famille d’élément, il faut cliquer sur le bouton « Ajouter » puis définir : • • • • •

Le nom : c’est le nom qui sera disponible dans la liste déroulante de l’élément poteau (ou semelle dans le cas d’une famille de semelle). Le titre : ce champ permet de préciser la description de la famille. Le type d’élément : les choix possibles sont poteau, semelle isolée et semelle filante. L’étage : choix de l’étage (la notion de famille est défini par étage). Le paramétrage des attributs : il dépend du type d’élément.

Pour la définition des attributs se reporter à la définition des entités. •

Le paramétrage de l’export vers le module de ferraillage associé.

2-78


Remarques : •

En associant un poteau à une famille d’éléments, les attributs définis par la famille seront grisés.

•

Le torseur utilisé pour le dimensionnement d’une famille dans le module de ferraillage associé dépend du paramétrage retenu pour l’export. Les possibilités offertes sont :

• • • • •

Détermination automatique : Arche Ossature retient le torseur de l’élément le plus chargé en rapport avec la descente de charge vertical (G et Q uniquement). Elément imposé : L’utilisateur saisie le numéro de l’élément à exporter.

Matériau

Choix du matériau dans la liste déroulante (Confer paragraphe 2.7.2.1 La définition des matériaux).

Formes et dimensions

2-79

Support de formation ARCHE OSSATURE L'utilisateur a le choix entre différentes formes de section de poteau. Les attributs de dimensions sont activés en fonction de la forme retenue. Le bouton « Aide » permet d’afficher un schéma coté de la forme choisie (Confer les schémas ci après).

Ferraillage sismique Ce reporter au paragraphe 2.7.2.2 qui traite des voiles.

Hypothèses MEF

Ce paramètre à une influence sur la modélisation aux éléments finis. Le poteau est représenté dans le modèle EF par un élément filaire de type « Poutre ». L’extrémité de l’élément filaire est définie « encastrée » lorsque la case est décochée et « articulée » dans le cas contraire.

Style de ferraillage Ce reporter au paragraphe 2.7.2.2 qui traite des voiles. Fichier de liaison Ce reporter au paragraphe 2.7.2.3 qui traite des poutres.

2-80


2.7.2.5

Les dalles

Indication du sens de portée. Fonctionnement de la dalle. Chargement extérieur.

Matériau. Epaisseur de la dalle.

Ratio d’acier HA et TS. Hypothèses de modélisation aux éléments finis.

Méthode pour le report de charges.


Indication du sens de portée

L'utilisateur peut imposer un sens de portée aux dalles (deux sens porteurs, un sens horizontal ou un sens vertical). Il peut également définir un sens de portée quelconque en modifiant les coefficients de chaque côté indiqués dans la fenêtre ci-dessous et accessible par le bouton « ? ».

2-81


Remarques : • Le paramétrage du sens de portée n’est pas disponible lorsque l’on définit la dalle. On y accède uniquement en phase modification après sélection. • Dans le menu Hypothèses / Méthodes de calcul – DDC / Méthode règlementaire, onglet « Divers », on peut définir le coefficient du coté non porteur lorsque le sens de portée est défini sur deux appuis. Ce paramètre ne modifie pas les dalles déjà définies dans le modèle. • Le sens de portée défini est pris en compte dans le calcul des réactions d’appuis de la dalle (report EF et ligne de rupture). • Le sens de portée est pris en compte dans le modèle EF global que lorsque les dalles sont modélisées avec des membranes (Diaphragme indéformable). Pour plus d’information se reporter au support de formation « Etude de contreventement d’un bâtiment (vent et séisme) ». Fonctionnement de la dalle

L'utilisateur a la possibilité d'imposer un fonctionnement de plancher ou de prendre l’option détection automatique du fonctionnement. Les types de plancher disponibles sont : • • • • •

Plancher courant Il s'agit d'une dalle qui repose sur des appuis linéaires et qui est soumise uniquement à des charges surfaciques uniformément réparties. Ce type de plancher à un fonctionnement par défaut en report de charges, en ligne de rupture. Plancher dalle Il s'agit d'une dalle supportée en partie ou en totalité par des appuis ponctuels et/ou avec bord libre. Ce type de plancher à un fonctionnement par défaut en report de charges EF. Plancher Reprise

2-82

Support de formation ARCHE OSSATURE •

Ce type de plancher correspond à la dalle transfert que l’on rencontre parfois dans les constructions où la hauteur d’étage ne permet pas la mise en œuvre d’un réseau de poutres par exemple. Dans ce cas la dalle doit reprendre des charges ponctuelles et/ou des charges linéaires (charges issues respectivement des poteaux et/ou des voiles qui s’appuient sur la dalle) pour les transmettre aux éléments qui la supportent. Ce type de plancher à un fonctionnement par défaut en report de charges EF.

Remarques : • Dans le cas d’un paramétrage en détection automatique, lorsqu’un voile repose sur une dalle, Arche Ossature considère que la dalle porte le voile. Si l’on souhaite que le voile supporte la dalle, il faut forcer le fonctionnement du voile en poutre voile. • Dans le cas ou l'utilisateur souhaite utiliser la méthode aux éléments finis pour réaliser la DDC, le fonctionnement de la dalle influera sur la modélisation. • Le fonctionnement de la dalle à également une influence sur l'export vers le module de ferraillage, une dalle courante sera exportée vers le module dalle, alors que les planchers dalles ou les planchers de reprise seront exportés vers le module plaque. • Les fonctions associées et dissociées dalles ont également une influence sur le fonctionnement d’une dalle. Chargement de la dalle

Le chargement des planchers est effectué via la fenêtre suivante :

G: Charges permanentes hors poids propre de la dalle. Q: Surcharges d'exploitation. AC: Partie des charges permanentes appliquées après la pose des cloisons.

Activation des charges de neige et de vent sur la dalle (uniquement dans le cas d’une étude de contreventement).

Permet l’étude sur un même niveau en zones chargées-déchargées (uniquement pour les dalles avec un report de charge EF).

Avec l’option « Chargée (report EF) », le logiciel étudiera trois cas de charge pour les charges d’exploitation : • Un premier cas dans lequel les dalles dont la case « Chargée » est active seront chargées avec la charge Q, • Un deuxième cas dans lequel les dalles dont la case « Chargée » n’est pas active seront chargées ave la charge Q, • Un troisième cas dans lequel toutes les dalles seront chargées avec la charge Q.

2-83


Matériaux

Choix du matériau dans la liste déroulante (Confer paragraphe 2.7.2.1 La définition des matériaux). Epaisseur de la dalle

Lorsque l'utilisateur impose une dimension, le logiciel se contente de vérifier les dimensions imposées et éventuellement d'envoyer un message d'avertissement si l'épaisseur est insuffisante. Si l'utilisateur décide de laisser une dimension nulle, le logiciel se chargera de prédimensionner automatiquement l'élément au niveau des dimensions et des ratios d'aciers. Modélisation EF

Cette case permet de définir le type de modélisation que l'on veut appliquer afin de créer le modèle aux éléments finis. Il est conseillé de rester sur l’option « Par défaut ». Dans ce cas Arche Ossature utilisera le type de modélisation défini dans la fenêtre Hypothèses / Méthode de calcul - DDC / Méthode Eléments finis, onglet Dalle (confer paragraphe 4.3.4.1). Les paramètres X/Y correspondent aux paramètres de maillage (dimension de la maille) de l’élément surfacique modélisé dans le modèle EF. Report de charges

Ce paramètre permet de définir la méthode employée pour le report des charges. Les méthodes disponibles sont : •

•

Lignes de rupture Arche Ossature reporte les charges suivant les lignes de ruptures déterminées en fonction des sens de portée imposés (voir le paramètre "sens de portée" ci –dessus), Report EF Arche Ossature va, à partir d’un modèle aux éléments finis qui reprend la géométrie de la dalle avec son chargement et ses appuis, déterminer les actions aux appuis et ensuite les reporter dans le modèle d’ensemble pour continuer le cheminement des efforts.

2-84

Support de formation ARCHE OSSATURE Lorsque le paramétrage du report de charges est en détection automatique, Arche Ossature déterminera la méthode à employer suivant le fonctionnement de la dalle et le paramètrage défini dans la fenêtre Hypothèses / Méthode de calcul DDC / Méthode Eléments finis, onglet Dalle (confer paragraphe 4.3.4.1). Style de ferraillage Ce reporter au paragraphe 2.7.2.2 qui traite des voiles.

2.7.2.6

Les semelles isolées Angle d’orientation.

Chargement extérieur. Association de la semelle isolée à un groupe de semelles isolées (optimisation). Matériau. Dimensions de la semelle.

Ratio d’acier HA. Attribution d’un style de ferraillage à utiliser pour l’export ferraillage. Fichier de liaison (module de ferraillage).

Angle d'orientation

Cet angle correspond à l'angle d'orientation en plan de la semelle par rapport à son axe vertical (rotation suivant le sens trigonométrique). Chargement externe

L'utilisateur peut appliquer en effort externe, une force ponctuelle en tête de semelle isolée qu'il paramètre en G, Q et AC (Confer paragraphe 2.7.2.4 Les poteaux). Matériau

2-85

Support de formation ARCHE OSSATURE Choix du matériau dans la liste déroulante (Confer paragraphe 2.7.2.1 La définition des matériaux). Dimensions de la semelle

L'utilisateur a la liberté d'imposer les trois dimensions de la semelle isolée (a et b = dimensions en plan et épaisseur = hauteur de la semelle isolée) ou bien de laisser des dimensions nulles auquel cas le logiciel se chargera du pré-dimensionnement. Pour le paramètre R.HA(/m3) se reporter au paragraphe 2.7.2.2 qui traite des voiles. Style de ferraillage Ce reporter au paragraphe 2.7.2.2 qui traite des voiles. Fichier de liaison Ce reporter au paragraphe 2.7.2.3 qui traite des poutres.

2.7.2.7

Les semelles filantes

Chargement extérieur. Association de la semelle filante à un groupe de semelles filantes (optimisation).

Matériau.

Dimensions de la semelle.

Ratio d’acier HA.


Fichier de liaison (module de ferraillage).

2-86



L'utilisateur peut appliquer en effort extérieur, des forces ponctuelles et/ou linéaires en tête de semelle filante qu'il paramètre en G, Q et AC. Matériau

Choix du matériau dans la liste déroulante (Confer paragraphe 2.7.2.1 La définition des matériaux). Dimensions de la semelle

L'utilisateur a la liberté d'imposer les dimensions de la semelle filante ou bien de laisser des dimensions nulles auquel cas le logiciel se chargera du pré-dimensionnement. Pour le paramètre R.HA(/m3) se reporter au paragraphe 2.7.2.2 qui traite des voiles. Style de ferraillage Ce reporter au paragraphe 2.7.2.2 qui traite des voiles. Fichier de liaison Ce reporter au paragraphe 2.7.2.3 qui traite des poutres.

2-87


2.7.2.8

Exercice : Les priorités de poutres

Réaliser la structure schématisée ci-dessous.

2-88


2.7.2.9

Les parois (uniquement pour le contreventement)

La paroi est une entité virtuelle qui se présente, se crée et se manipule comme un voile. Elle est virtuelle car elle n’a aucun effet du point de vue structural. Elle n’est pas résistante et ne pèse rien, son intérêt est d’être « sensible » au vent. Elle reporte la pression de vent sur les planchers haut et bas de son niveau. Pour étudier le contreventement d’une structure il convient de créer des parois définissant les façades du bâtiment étudié.

Directions du vent.

Définition des statuts de la paroi.

Définition des coefficients Ce et Ci.

La hauteur de la paroi est celle de l’étage actif. Directions de vent Les directions de vent sont données dans le repère global X, Y. X+ XY+ Y-

: : : :

Vent soufflant de X- vers X+. Vent soufflant de X+ vers X-. Vent soufflant de Y- vers Y+. Vent soufflant de Y+ vers Y-.

Statuts de la paroi AD : au vent direct :

SD : sous le vent direct :

2-89


AA : au vent abrité :

SA : sous le vent abrité :

PG : paroi parallèle gauche au vent :

PD : paroi parallèle droite au vent :

Ces statuts sont déterminés automatiquement lors de l’utilisation de la commande « Calcul des statuts » accessible par le menu Analyser / Neige et vent. Toutefois, l’utilisateur à la possibilité de les imposer. Lorsque le bâtiment étudié a des parois abritées, l’utilisateur doit paramétrer manuellement les statuts. En effet, la détection des parois abritées n’est pas automatique. Pour résumer, l’utilisateur dans ce cas devra paramétrer les statuts de l’ensemble des parois du projet et ne pas lancer la commande « Calcul des statuts » ou bien, modifier les parois concernées après le calcul automatique des statuts.

2-90

Support de formation ARCHE OSSATURE Coefficients Il s’agit des coefficients Ce et Ci définis dans les règles NV65. Comme pour les statuts, le calcul des coefficients est automatique mais l’utilisateur a également la possibilité de les saisir manuellement et donc ne pas lancer la commande « Calculs des Ce-Ci » accessible par le menu Analyser / Neige et vent.

2.7.3 LES PLUS DE LA COMMANDE DU MENU GENERER La création de l’ensemble des éléments décrits précédemment peut aussi bien être activée par la palette d’icône ou le menu contextuel que par le menu Générer. Toutefois, le menu Générer donne accès à d’autres fonctionnalités.

2.7.3.1

Poutres chaînées

Cette fonction permet la création en continu de poutres (et non pas de poutres continues) qui doivent être placées bout à bout. Cette fonction évite le double clic nécessaire pour définir la fin de la poutre en cours et pour définir le début de la suivante. Avec cette commande un seul clic suffit.

2.7.3.2

Fondations automatiques

Cette fonction permet de générer automatiquement des semelles isolées sous les poteaux et des semelles filantes sous les voiles. Cette commande ne fonctionne que dans le premier étage. On y accède également à l’aide de l’icône

située dans la barre d’outils « Modélisation ».

Remarque : Si l’on a affecté un angle d’orientation sur un poteau, sa fondation sera tournée du même angle.

2.7.3.3

Cotations Quatre possibilités : Alignée : cotation parallèle à la droite passant par les deux points accrochés. Horizontale : cotation horizontale des deux points accrochés. Verticale : cotation verticale des deux points accrochés. Angulaire : cotation angulaire (Confer exemple ci-après pour la définition des points.

Position de la cote : au centre, à gauche, à droite (inaccessible avec la cotation angulaire).

Modification du texte de cotation.

2-91


Remarques : • Nous recommandons d’utiliser les cotations en mode plan et/ou sur les élévations. • Attention à la définition des points de cotation. Il faut veiller a toujours s’accrocher sur les mêmes éléments. Sans quoi, on risque d’avoir un point d’accrochage en niveau bas de l’étage et l’autre en niveau haut de l’étage. Cotation horizontale.

Cotation verticale.

Texte.

Cotation alignée.

3 1 2

Cotation angulaire.

2.7.3.4

Texte

Avec cette fonction, il est possible de rajouter du texte sur le modèle (Confer exemple cidessus). Pour utiliser cette commande, il faut définir une ligne fictive (3 points comme pour les cotations) sur laquelle se positionne le texte.

2-92


2.8

LA GESTION DES ETAGES

2.8.1 NOTION D’ETAGE ACTIF L’étage actif est l’étage dans lequel on crée et on modifie des éléments. Il est affiché en bas et à droite de l’écran et apparaît en couleur. Les flèches vers le haut et vers le bas constitue un ascenseur qui permet de changer d’étage actif. N° de l’étage actif. Flèche-ascenseur pour changer d’étage. Hauteur de l’étage actif.

2.8.2 MODIFICATION DES ETAGES La création et la suppression d’étages se fait par le menu Modifier / Etages.

Création d’un étage vide au-dessus de l’étage actif. Création d’un étage au dessus en recopiant intégralement l’étage actif. Création d’un étage vide au dessus de l’étage actif. Nombre de copies.

Suppression de l’étage actif.

La création d’un étage identique au dessus de l’étage actif est également accessible à l’aide de l’icône

que l’on trouve dans la barre d’outils « Modélisation ».

2-93


2.9

GESTION DE L’AFFICHAGE

2.9.1 GESTION DES VUES La gestion des vues se fait par la barre d’outils « Vues prédéfinies ».

Cette barre est affichée par défaut sur la plateforme. En cas de fermeture, elle est accessible par un clic droit sur la zone grise sous le bandeau.

Les icônes de cette barre d’outils sont détaillées ci-dessous avec leur raccourci clavier : : vue de face (ALT+1) : vue de droite (ALT+2) : vue de dessus (ALT+3) : perspective NE (ALT+4) : perspective NO (ALT+5) : perspective SO (ALT+6) : possibilité de définir votre propre vue en « jouant » sur les rotations à partir d’une vue prédéfinie :

2-94


Pour revenir au paramétrage d’origine de l’orientation des vues, il faut cliquer sur le bouton « Réinitialiser ». : Rotation en orbite 3D autour du modèle (ALT+K) Afin de faciliter la saisie graphique, l’icône présent dans la palette permet de passer simplement d’une vue en plan à une vue utilisateur.

2-95


2.9.2 FILTRES D’AFFICHAGE Cette fenêtre s’obtient par le menu Options / Affichage ou le raccourci « Alt+X ». Dans l’onglet Structure, on a les paramètres suivants : Affichage ou non des éléments de structure. Affichage du repérage de l’élément. Affichage du chargement externe de l’élément. Affichage des dimensions de l’élément. Affichage de matériau de l’élément.

Affichage et choix du détail à afficher

Paramétrage de l’affichage du repérage (exemple d’une poutre T3 : T est le préfixe, 3 est le suffixe).

Gestion de l’affichage des étages par numéro.

Styles d’affichage par couleur et gestion des tailles de police et d’affichage des détails.

Affichage du cartouche avec gestion des échelles.

De même dans l’onglet « Autres éléments », on a les paramètres suivants :

2-96


Modification de la taille de police.

Modification du type de ligne.

Afin d’apporter de l’ergonomie dans Arche Ossature, des commandes de filtre ont été intégrées dans la barre d’outils « Modélisation ». :

Affichage ou non des files de construction.

:

Affichage ou non des lignes d’aide.

:

Affichage ou non des dalles.

2.9.3 FILTRES D’AFFICHAGE PAR SELECTION L’icône permet de ne laisser afficher que les éléments sélectionnés au préalable. Un nouveau Clic sur ce même icône permet de réafficher l’ensemble de la structure.

2.9.4 AFFICHAGE DE L’ETAGE ACTIF L’icône permet de ne laisser afficher que l’étage actif. Un nouveau Clic sur ce même icône permet de réafficher l’ensemble de la structure.

2-97


3. EXERCICE : ETUDE D’UN BATIMENT

3.1

GEOMETRIE DU PREMIER NIVEAU

3-98


3.2

GEOMETRIE DU DEUXIEME NIVEAU

3.3

CARACTERISTIQUES DU PROJET

• • • • •

Dimensions des poteaux : 0,20 x 0,20 en béton B30. Dimensions des poutres : en façade 0,20 x 1,00 ht; ailleurs 0,20 x 0 ht (prédimensionnement de la hauteur), réalisées en B25. Voiles en béton (fc28 = 25MPa) sauf voile courbe parpaings creux d’épaisseur 20 cm. Plancher de type pré-dalles d’épaisseur 20 cm : G = 150 kg/m² et Q = 250 kg/m². Contrainte admissible au sol aux ELU : 0,3 MPa.

Etude de la DDC par la méthode traditionnelle, étude du contreventement (Région II, site exposé), métré et estimatif du gros œuvre.

3-99


4. LES HYPOTHESES DE CALCUL Les hypothèses de calcul sont accessibles depuis le menu Hypothèses.

4.1

LES CHARGES CLIMATIQUES

4.1.1 RAPPELS CONCERNANT LE REGLEMENT NEIGE ET VENT Les règlements en vigueur en ce jour pour les constructions en béton en France sont les règles NV 65, modifiées 95 pour la neige, modifiées 99 pour le vent (ou DTU P 06-002).

4.1.1.1

Le vent

La carte des pressions dynamiques de base (q1O) Le territoire français est divisée en 5 zones (et non plus régions) :

Il existe 5 zones (4 en métropole) définissant les pressions dynamiques de base :

4-100


Zones Pression dynamique de base

1 50 daN/m²

2 60 daN/m²

3 75 daN/m²

4 90 daN/m²

5 120 daN/m²

Corrections des pressions dynamique de base

Effet de la hauteur au dessus du sol La pression dynamique de base est donnée à une hauteur de 10 m. Réglementairement et pour des hauteurs différentes, il est nécessaire de la corriger par un coefficient kH = qH / q10 avec pour kH = 2.5 * (H+18) / (H+60) dans laquelle H désigne la hauteur par rapport au sol environnant supposé sensiblement horizontal. Attention : Pour les bâtiments situés en sommet de terrain à fortes dénivelées, la hauteur H est comptée à partir d’un niveau inférieur à celui du pied de construction. Pour les bâtiments situés en bordure immédiate du littoral, on adopte une pression constante entre 0 et 10 m égale à celle régnant à 10 m.

Effet de site Suivant la nature du site d’implantation de la construction, il convient de majorer ou de minorer la pression dynamique de base par le coefficient de site ks dont la valeur est donnée dans le tableau ci-après :

Site protégé Site normal Site exposé

Zone 1 0,80 1,00 1,35

Zone 2 0,80 1,00 1,30

Zone 3 0,80 1,00 1,25

Zone 4 0,80 1,00 1,20

Zone 5 -----1,00 1,20

Exemples : Site protégé : fond de cuvette protégé pour toutes les directions du vent, Site normal : plaine ou plateau de grande étendue à faibles dénivellations (10% max), Site exposé : au voisinage de la mer (6 km), au sommet des falaises, les îles, …

Effet de masque Il est accepté des réductions réglementaires de 25% (km = 0,75) de la pression dynamique de base sur les surfaces complètement masquées dans le cas de bâtiments proches, bâtiments à l’intérieur d’autres,… Attention : Un effet de masque peut se traduire par une amplification de la pression dynamique de base, non chiffrée réglementairement mais tirée d’essais en soufflerie.

Effets des dimensions

4-101


Que ce soit au niveau de vérification locale ou bien de stabilité d’ensemble, il convient d’affecter, suivant la plus grande dimension de la surface offerte au vent et suivant la hauteur, la pression dynamique de base d’un coefficient minorateur δ variant de 0,5 à 1.

Valeurs minimales de la pression dynamique q(H) L’effet total des réductions de pressions ne doit pas être supérieur à 33%, soit kH.ks.km.δ > 0,77. qH= kH.ks.km.δ x q10

Types de construction Les règles distinguent cinq types de construction :

Les constructions prismatiques à base quadrangulaire (bâtiments courants), Les constructions prismatiques à base polygonale régulière ou circulaire, Les panneaux pleins et les toitures isolées, Les constructions ajourées et les constructions treillis, Les constructions diverses ne rentrant pas dans les catégories précédentes.

qui possèdent chacun leur propre méthode de calcul. Principe de calcul : Les actions statiques dues au vent dépendent des proportions de la construction, de la perméabilité de chaque paroi (façade) et de la position du bâtiment dans l’espace. La perméabilité d’une paroi s’exprime en % d’ouverture par rapport à sa surface totale et les règles distinguent trois cas de figures : Paroi fermée : perméabilité µ comprise entre 0 et 5%, Paroi partiellement ouverte : perméabilité µ comprise entre 5 et 35%, Paroi ouverte : perméabilité µ supérieure ou égale à 35%. Ces actions sont appliquées sur chaque paroi d’une construction et se scindent en deux parties :

Les actions extérieures : actions appliquées sur la face extérieure dans le cas d’un bâtiment avec volume intérieur ou actions appliquées sur la face au vent dans le cas d’ouvrage plan. Les actions intérieures : actions appliquées sur la face intérieure dans le cas d’un bâtiment avec volume intérieur ou actions appliquée sur la face protégée (on dit aussi sous le vent) dans le cas d’ouvrage plan. Viennent s’ajouter à ces actions les actions dites locales dues à des aspérités (avant toit, acrotère …) qui n’entrent pas en compte dans la vérification de la stabilité d’ensemble de la construction.

4-102


Les conventions de signes sont les suivantes :

Ce, action extérieure, positive s’il s’agit d’une pression, négative s’il s’agit d’une succion, Ci, action intérieure, positive s’il s’agit d’une surpression, négative s’il s’agit d’une dépression.

p = Ct x qH avec Ct appelé coefficient de traînée égal à Ce-Ci Ces actions dites statiques sont en suite majorées dynamiquement par un coefficient : β = θ (1+ξτ) ξ : coefficient de réponse, fonction de la période T du mode fondamental d’oscillation, du type de structure (acier, maçonnerie et béton armé, béton précontraint) et du type de contreventement (ossatures ou voiles de contreventement) variant de 0 à 3,5. τ : coefficient de pulsation, fonction de la hauteur et donné niveau par niveau, variant de 0,36 à 0,1. θ : coefficient global de la structure variant de 0,7 à 1 suivant la hauteur et le type de bâtiment.

Application au bâtiment prismatique à base quadrangulaire reposant sur le sol

Domaine d’application et notations Forme générale en plan rectangulaire de dimensions a et b (a>=b) Hauteur totale h, flèche de la toiture f Couverture de type toiture terrasse, toiture à un ou plusieurs versants, toiture en voûte, unique ou multiple Parois verticales sensiblement planes et reposant sur le sol Au moins une paroi sur les quatre est fermée

4-103


Coefficient γ0 Il dépend pour chaque direction de vent des rapports de dimensions λa = h/a et λb = h/b et peut varier de 0,85 à 1,3.

Actions extérieures Pour les parois verticales : Face au vent : Ce = 0,8 Face sous le vent : Ce = - (1,3γ0 - 0,8) Pour les toitures, Ce dépend de l’angle d’inclinaison de la toiture et de γ0 : Face au vent : Ce compris entre +0,8 et –1,7 Face sous le vent : Ce compris entre –0,2 et –1,7

Actions intérieures Ces actions sont nécessairement supérieures ou égales en valeur absolue à 0,2. Si la construction est fermée (µ < 5%) :

Surpression Ci = 0,6 (1,8 - 1,3γ0), Dépression Ci = -0,6 (1,3γ0 - 0,8).

Si une paroi est ouverte (µ > 35%) et les autres fermées (µ < 5%) :

Lorsque la partie ouverte est au vent, une surpression avec Ci = 0,8 sur la face intérieure des parois de perméabilité < 5% et une dépression Ci = -0,6 (1,3γ0 - 0,8) sur la face intérieure de la paroi de perméabilité > 35%, Lorsque la partie ouverte est sous le vent, une dépression Ci = (1.3γ0 - 0.8) sur la face intérieure des parois de perméabilité < 5% et une surpression Ci = 0,6 (1,8 - 1,3γ0) sur la face intérieure de la paroi de perméabilité > 35%.

Si la construction comporte deux parois opposées ouvertes :

Les parois intérieures situées dans le courant d’air sont calculées comme si elles étaient isolées dans l’espace (panneaux pleins),

4-104


Lorsque les parois de perméabilité > 35% sont normales au vent, on applique soit une surpression Ci = 0,6 (1,8 - 1,3γ0), soit une dépression Ci = -(1,3γ0 - 0,8), Lorsque les parois de perméabilité > 35% sont parallèles au vent, on applique soit une surpression Ci = 0,6 (1,8 - 1,3γ0), soit une dépression Ci = -(1,3γ0 - 0,8), de plus, il y a lieu de tenir compte d’un vent oblique (cf Règle NV).

Si la construction comporte une ou plusieurs parois partiellement ouvertes, il convient d’interpoler linéairement suivant µ entre les valeurs données pour les constructions ouvertes et fermées.

Actions unitaires sur les parois

Il faut combiner pour chaque direction du vent les valeurs (Ce - Ci), et s’assurer qu’elles sont au minimum égales à 0,30 en valeur absolue.

Cas particulier d’un bâtiment fermé à toiture horizontale pour lequel γ0 = 1

Ce qui donne les deux chargements de vents suivants :

4-105


4.1.1.2

La neige

La carte de neige (valeurs de s0) La métropole est divisée en quatre régions :

Pour des altitudes inférieures à 200 m :

s0 min = 0,45 kN/m² en région A1 et A2 s0 min = 0,55 kN/m² en région B1 et B2 s0 min = 0,65 kN/m² en région C1 et C2 s0 min = 0,90 kN/m² en région D s0 min = 1,40 kN/m² en région E

Pour des altitudes supérieures à 200m, ces valeurs sont à corriger de la manière suivante : s0 = s0 min + (0.15h – 30)/100 si 200 m < h < 500 m

4-106

Support de formation ARCHE OSSATURE s0 = s0 min + (0. 3h – 105)/100 si 500 m < h < 1000 m s0 = s0 min + (0.45h – 255)/100 si 1000 m < h < 2000 m avec h en m et s0 en kN/m². Au delà de 2000 m, le marché doit préciser la valeur de la charge à prendre en compte.

Charges de neige à prendre en compte : La charge de neige s à prendre en compte en projection horizontale de toitures est déterminée par la formule : s = µs0 + s1 avec s0 définie ci-avant et s1 majoration définie ci dessous: s1 = 0,2 kN/m² lorsque la pente du fil de l’eau de la partie enneigée de toiture est inférieure à 3%, s1 = 0,1 kN/m² lorsque cette pente est comprise entre 3% et 5%. La zone de majoration s’étend dans toutes les directions sur une distance de 2m au delà de la partie de toiture visée ci-dessus.

Cas de charge à étudier Pour une forme de toiture donnée, il y a quatre cas de charges à étudier (cf annexe 2 des règles N84 modifiées 95 qui fixent pour chacun les valeurs de µ) : Cas I : charge de neige répartie sans redistribution par le vent, Cas II : charge de neige répartie après redistribution par le vent, Cas III : charge de neige répartie après redistribution et enlèvement partiel éventuel par le vent, Cas IV : charge de neige répartie conformément aux cas I, II, III sur une partie de la surface et moitié de cette charge répartie sur le reste de la surface, de manière à produire l’effet le plus défavorable dans l’élément considéré. De plus, il doit être envisagé, uniquement dans la configuration du cas I, l’étude de la neige accidentelle : les valeurs de sa sont données ci-après et les charges de neige associées se calculent comme celles obtenues à partir de s0. Les zones 1 et 2 sont scindées en deux pour les valeurs de la neige accidentelle : Zones sa (kN/m²)

1A -

1B 1,00

2A 1,00

4-107

2B 1,35

3 1,35

4 1,80


Exemple de calcul pour une toiture simple à un versant incliné de β par rapport à l’horizontale avec acrotère périphérique de hauteur h et sans dispositif de retenue Cas I : charge constante 0 < β < 30° 30° < β < 60° β > 60°

µ = µ1 = 0,8 µ = µ1 = 0,8 – 0,8 (β – 30)/30 µ = µ1 = 0

Cas II : sans objet Cas III :

µ1 = 0,8

µ2 = 2h/s0

l = 2h

Limitations: 0,8 < µ2 < 1,6 et 5 m < l < 15 m

4.1.1.3

Compatibilité entre le vent et la neige

Selon les règles BAEL, les combinaisons à étudier sont les suivantes : •

Aux ELU

Actions permanentes

Actions variables de base

1,35G ou G

1,5Q 1,8W 1,5Sn

•

Actions variables d’accompagnement 1,2W ou Sn ou (1,2W+Sn) Q ou Sn ou (Q+Sn) Q ou 1,2W ou (Q+1,2W)

Aux ELS

Actions permanentes

Actions variables de base

G

Q W Sn

4-108

Actions variables d’accompagnement 0,77W ou 0,77Sn 0,77Q 0,77Q


Toutefois, si le BAEL ne prévoit pas de compatibilité entre la neige et le vent aux ELS, les règles N84, corrigées 95, indiquent que : Pour une altitude inférieure à 500m, les actions de neige et de vent ne sont considérées comme compatibles aux ELU que dans le cas de neige III et les cas de charges IV qui en sont déduits, Pour une altitude supérieure à 500m, les actions de neige et de vent sont considérées comme partiellement compatibles dans les cas I, II et IV déduits, la valeur de neige étant affectée d’un coefficient minorateur de 0,5. Pour les cas III et IV associés, les deux actions sont considérées comme compatibles.

4.1.2

GENERATION DES CHARGES CLIMATIQUES

Pour générer des charges climatiques (neige et vent) sous Ossature, il faut : • • • • • •

enclencher le calcul du contreventement, générer des parois pour définir l’enveloppe du bâtiment qui est soumis aux efforts du vent, définir le chargement neige et vent à appliquer sur les planchers, définir les hypothèses du chargement climatique, paramétrer la modélisation aux éléments finis, définir les statuts des parois et les coefficients Ce et Ci.

Prise en compte du calcul du contreventement Pour enclencher le calcul du contreventement, il faut ouvrir la boite de dialogue « Choix des méthodes de calcul ».

Dans la boite de dialogue pour les actions « Neige, vent et séisme », il faut sélectionner l’option « Méthode Eléments finis ».

4-109


Pour définir les surfaces à charger, il faut pour les dalles activer les charges de neige et de vent dans les propriétés de chargement des attributs des dalles et pour les surfaces verticales générer des parois.

Définition du chargement pour les dalles

Nota : Pour modifier les hypothèses de chargement de plusieurs dalles en même temps, il faut passer par le menu Modifier / Attributs / Chargements :

4-110


Attention : Il faut cocher les cases

et activer les boutons

et/ou

pour affecter respectivement les charges de neige et/ou de vent. Pour les supprimer, il suffit de ne cocher que les cases. Création des parois Les parois sont définies par étage avec un point de début et un point de fin. La fonction de création de parois est disponible par le menu Générer / Parois ou par l’icône Parois dans la barre d’outils de modélisation.

Les propriétés qui définissent la paroi sont : Le statut de la paroi par rapport à la direction du vent :

4-111


Les coefficients de pression Ce et Ci pour chaque direction de vent :

Confer § 2.7.2.9 pour la définition détaillée des propriétés des parois. Les statuts et les coefficients de pression sont définis lorsque l’on utilise les fonctions du générateur climatique (menu Analyser / Neige et vent). Mais avant il nous faut définir les hypothèses de neige et de vent. Il faut pour cela passer par le menu Hypothèses \ Neige et vent.

4-112


Cas de charges à étudier. Définition des régions et des zones climatiques.

Permet de tenir compte de la topographie du site pour le calcul de kH (kH = qH / q10).

Période du mode fondamental suivant les directions X et Y du repère global.

Hauteur en pied de la construction Pour la définition de la hauteur en pied de la construction, le règlement NV prévoit les deux cas de figures ci après :

Pour calculer le coefficient kH (kH = 2,5 * (H+18)/(H+60)), le logiciel prendra en compte l’altitude maximum de la paroi à laquelle il ajoutera la hauteur en pied de la construction.

4-113


Période du mode fondamental Si vous disposez du module sismique, le logiciel permettra le calcul des périodes des deux modes fondamentaux. Définition des charges climatiques

Définition du vent Pour le vent l’utilisateur peut définir la pression dynamique de base (q10) : • en choisissant la zone (I, II, III, IV, V) directement dans la liste déroulante ou en utilisant la carte de zonage interactive (pour cela cliquer sur l’icône ), • ou en définissant la pression ou la vitesse (pour cela choisir « Autre » dans la liste déroulante).

Pour mémoire, la pression dynamique q en décanewtons par mètre carré (daN/m²) est donnée en fonction de la vitesse du vent en mètre par seconde par la formule suivante :

q=

V² 16,3

L’effet de site (coefficient ks) est défini par les options disponibles (Protégé, Normal, Exposé) de la liste déroulante « Site ».

4-114


L’option « Bord de littoral » à pour effet de prendre en compte une pression constante de 0 à 10m. Dans le cas contraire cette pression est variable (Formule de calcul Chapitre III § 1,241 des règles NV). L’option « limitation des coefficients Ci et des différences (Ce - Ci) » permet de prendre en compte les dispositions des règles NV données au chapitre III § 2,14 et § 2,153 respectivement, dont voici des extraits : • Chapitre III, § 2,14 : Lorsque les formules de calcul de Ci conduisent à des coefficients compris entre -0,20 et 0, on prend -0,20 et lorsqu’ils sont compris entre 0 et +0,15 on prend +0,15. • Chapitre III, § 2,153 : Lorsque la combinaison la plus défavorable des actons extérieures moyennes et des actions intérieures conduit à des coefficients compris entre -0,30 et 0, on prend -0,30 et lorsqu’ils sont compris entre 0 et +0,30 on prend +0,30. L’option « Appliquer les quantités (Ce - Ci) au sommet des charges créées » permet d’avoir une charge surfacique dans Effel Structure ou Advance Structure avec en intensité la pression de vent corrigé et en coefficients au sommet la différence (Ce Ci). Cette option n’a aucune incidence sur le résultat final.

Définition de la neige

Pour la neige, l’utilisateur peut définir la charge de neige sur le sol (s0 min / altitude inférieur à 200m) en choisissant la région (1A, 1B, 2A, 2B, 3 et 4) directement dans la liste déroulante ou en utilisant la carte de zonage interactive (pour cela cliquer sur l’icône ). L’altitude d’implantation sert à prendre en compte la correction de charge due à l’altitude.

4-115

Support de formation ARCHE OSSATURE Paramétrage du bâtiment aux éléments finis Le calcul des efforts de contreventement est effectué sur un modèle de calcul aux éléments finis, il est donc nécessaire de transformer le modèle Arche Ossature en un modèle calculable aux éléments finis. Pour cela l’utilisateur dispose d’un paramétrage qui lui permet de faire des choix au niveau de la modélisation. Confer paragraphe 4.3.4 La méthode aux éléments finis. Définir les statuts des parois et les coefficients Ce et Ci Lorsque l’on définit une paroi, les paramètres statut et coefficients de pression (Ce et Ci) sont sur les valeurs défauts ci après :

Pour calculer les statuts au vent et les coefficients de pression, il faut utiliser la procédure ciaprès en utilisant les fonctions accessibles par le menu Analyser / Neige et vent : • « Calcul des statuts », • « Calcul des coefficients (Ce - Ci) ». Après avoir utilisée cette procédure les statuts au vent et les coefficients de pression auront été définis en prenant en compte le paramétrage précédemment décrit.

4-116


Par exemple :

Remarques: •

Les calculs des coefficients Ci Surpression et Ci Dépression sont effectués en considérant une perméabilité au niveau des parois de 5% (Bâtiment fermée).

•

Attention, la commande « Calcul des statuts » ne reconnait pas les parois qui sont masquées par d‘autres parois. Il faut les définir manuellement après avoir calculé les statuts.

•

Avant de lancer la commande « Calcul des coefficients Ce - Ci », il faut contrôler les statuts au vent définis par Arche Ossature.

4-117


4.2

L’ETUDE SISMIQUE

Pour effectuer une étude sismique, Arche ossature utilise la méthode modale associée à un spectre de réponse. Les directions étudiées sont X, Y et Z du repère global du modèle au choix de l’utilisateur. Le principe général de cette méthode est de : • rechercher des modes de vibration de la structure sur un modèle de calcul aux éléments finis dont le comportement est élastique, • calculer les participations massiques de ces modes de vibration pour chaque direction sismique étudiée, • et calculer les efforts et les déplacements par rapport au spectre de réponse définit. L’analyse modale – spectrale peut être appliquée à tout type de structure (bâtiments réguliers et irréguliers, ouvrages à risque spécial réguliers et irrégulier), à l’exception de : • structures présentant des non-linéarités géométriques accusées : par exemple radier avec un décollement ≥ 30% ou l’entrechoquement, • et structures avec des non-linéarités mécaniques : isolateurs et amortisseurs. Comme pour le calcul des efforts de neige et de vent, il faut enclencher le calcul du contreventement en passant par le menu Hypothèses / Méthodes de calcul – DDC / Choix des méthodes.

Paramétrage du spectre de réponse Le spectre de réponse caractérise la puissance du séisme. C’est une courbe qui pour une période (T en seconde) ou une fréquence (F en Hertz) donnée donne une accélération (γ en m/s²). La période indique le temps en seconde nécessaire pour effectuer un cycle alors que la fréquence indique le nombre de cycle effectué par seconde. La période est égale à l’inverse de la fréquence. Les spectres de réponses générés par Arche Ossature pour les règles parasismiques françaises dites règles PS92 sont les spectres de dimensionnement et les spectres élastiques.

4-118


Les deux images ci-après donnent l’allure générale de ces deux types de spectre. Spectre de dimensionnement

Spectre élastique

On peut noter les points ci-après au sujet des spectres PS92 : • • •

Le spectre dimensionnement donne des accélérations plus fortes que le spectre élastique en dehors du palier où elles sont identiques. L’utilisation dans les calculs d’un spectre élastique impose l’utilisation de coefficients de comportement égal à 1 (PS92, commentaire de l’article 5.23). Ce type de spectre est utilisé pour les ouvrages dits « à risque spécial ». Le spectre horizontal est définit par la relation suivante : R(T) = aN . {RD(T) ou RE(T)} . ρ . τ

dans laquelle, on a : aN : accélération nominale qui dépend de la zone de construction et de la classe de l’ouvrage, RD(T) : le spectre de dimensionnement normalisé définit dans l’article 5.23 des règles PS92, RE(T) : le spectre élastique normalisé définit dans l’annexe 1 des règles PS92, ρ : le coefficient de correctif d’amortissement qui dépend du matériau de construction, τ : le coefficient lié à la topographie. •

Le spectre vertical est définit en considérant 70% des accélérations du spectre horizontal.

4-119


Rappel : Les règles de calcul d’autres pays sont disponibles. Pour utiliser l’une d’entre elles, il faut modifier le règlement sismique dans la plate-forme OMD au niveau du menu Options / Localisation.

Le paramétrage du spectre de réponse est accessible par le menu Hypothèses / Séisme.

L’utilisateur doit définir les directions sismiques (X, Y et Z) qu’il souhaite étudier. A noter que pour certain bâtiment, les règles PS92 autorisent de négliger la composante verticale. Nous vous invitons à vous référer à l’article 6.4 des règles PS92.

Le bouton « Définition du spectre » permet de paramétrer le spectre de réponse.

4-120


Zone de sismicité Choix disponibles : Ia Très faible, Ib Faible, II Moyenne et III Forte. La zone sismique en France est définie par la carte sismique du décret n° 91-461 du 14 mai 1991.

Classe de l’ouvrage Choix disponibles : B – Risque normal, C – Risque élevé et D Risque très élevé. Le choix de la classe de l’ouvrage est dicté par le décret n° 91-461 du 14 mai 1991 et l’arrêté du 29 mai 1977. Attention le choix proposé est un choix minimum, le maître d’ouvrage définir une classe plus élevée pour son ouvrage s’il le souhaite.

Choix du site Le choix du site peut être définit manuellement et dans ce cas, il faut définir le groupe de sol (Groupe A – Résistance bonne, Groupe B – Résistance moyenne, Groupe C – Résistance faible) et son épaisseur en mètre (article 5.22 des règles PS92). L’utilisateur peut également choisir directement le site (cette information est normalement dans le rapport d’étude du géotechnicien) : S0, S1, S2 ou S3.

4-121


Coefficient d’amplification topographique (τ) Ce coefficient est définit à l’article 5.24 des règles PS92 et concerne les ouvrages situés en rebord de crête. Il est borné par les valeurs : 1 et 1,4.

Coefficients de comportement Pour chaque direction sismique étudiée, l’utilisateur peut définir un coefficient de comportement. Ce coefficient noté q dans les règles PS92, est utilisé comme diviseur pour minorer les efforts sismiques qui nous le rappelons sont issues d’un calcul purement élastique. Cette diminution de l’effort traduit les incursions dans le domaine plastique de l’ouvrage qui induit de la dissipation d’énergie. Il est important de noter que ce coefficient n’est pas appliqué sur les déplacements de la structure. Les résultats donnés pour les déplacements sont des déplacements élastiques. Le coefficient de comportement est définit dans les règles PS92 : •

Article 6.33 Coefficient de comportement o Lorsque la période du mode de vibration fondamental (= mode avec la plus forte participation massique) est inférieur à TB (confer l’article 5.23 ou l’annexe 1 des règles PS92) et lorsque la valeur de q n’est pas justifiée par une méthode de vérification de compatibilité de déformation (article 11.823 des règles PS92), la valeur q à prendre en compte est remplacée par q’ qui vaut :

q' =

2,5 ρ T  2,5 ρ  1 - 1  TB  q 

q = coefficient de comportement définit dans les chapitres matériaux en fonction du critère de régularité de l’ouvrage. o

• •

Le coefficient de comportement relatif à la composante verticale du séisme doit être égal à : max (1 ; q/2)

Chapitre 11 BETON ARME ET BETON PRECONTRAINT Chapitre 12 STRUCTURES EN MACONNERIE

Option « Installation à hauts risques » Lorsque l’option est désactivée (case non cochée), le spectre de réponse est un spectre de dimensionnement et dans le cas contraire c’est un spectre élastique.

4-122


Option « Limitation de l’amortissement modale entre 2% et 30% » Lorsque l’option est activée (case cochée), la correction de l’amortissement est limité à : 2% ≤ ζ ≤ 30% (article 5.234 des règles PS92) et dans le cas contraire il n’y a aucune limitation. Coefficient de masse partielle (Φ) Les masses utilisées dans l’analyse modale correspondent à celles des charges permanentes (poids propre de la structure et charges extérieures) plus une fraction des charges d’exploitation et plus une fraction (0,3) de la neige si l’altitude de construction est supérieure à 500m. La fraction est définie en fonction de la nature de l’activité dans l’ouvrage étudié et est appelée coefficient de masse partielle (article 6.21 des règles PS92). Choix possibles pour les charges d’exploitation : • Habitations, bureaux (0,20) • Halles divers, sports (0,25) • Ecoles, Restaurants (0,40) • Entrepôts (0,80) • Autres locaux (0,65) • Bâtiments industriels a1 (1,00) • Bâtiments industriels a2 (0,00) • Bâtiment industriels a3 (0,65)

4-123


Paramétrage du calcul dynamique modal Le paramétrage du calcul dynamique modal est accessible par le menu Hypothèses / Séisme…

Paramétrage du nombre de modes L’article 6.622 des règles PS92 indique les règles de sélection des modes que nous rappelons ci-après. Dans chacune des directions sismiques étudiées, le calcul des modes de vibration doit être poursuivi jusqu’à la fréquence de 33 Hertz (période de 0,03 s) et le nombre de modes calculés ne doit pas être inférieur à 3. De plus le cumul des masses modales ΣMi (= somme des participations massiques) de la direction sismique considérée doit atteindre 90% de la masse vibrante totale. La masse totale vibrante correspond à la somme de : G + ψ Q ou G + ψ Q + 0,3 N Le calcul des modes peut également être interrompu avant la fréquence de 33Hz à condition que la somme des masses modales représente au moins 70% de la masse

4-124

Support de formation ARCHE OSSATURE vibrante totale dans chaque direction sismique étudiée et en prenant en compte le mode résiduel (appelé également pseudo mode). Le mode résiduel est calculé avec le reste de la masse vibrante totale à laquelle on associe l’accélération du dernier mode. Pour prendre en compte le mode résiduel dans Arche Ossature, il faut cocher la case « Prise en compte des modes résiduels ».

Dans la pratique, au démarrage d’une étude sismique, il faut saisir un nombre de modes à calculer au hasard (Ne pas oublier que le nombre de modes demandés est en liaison avec le temps de calcul. Plus on demande de modes et plus on augmente le temps de calcul). Nous conseillons de démarrer avec 25 modes.

Lorsque le calcul est terminé, il faut consulter le document « Résultats sismiques » qui est accessible par le menu Documents / Fiches / Sismique. Dans ce document vous trouverez : Un tableau avec la masse totale vibrante par direction sismique et la position du centre des masses.

4-125


Un tableau avec les caractéristiques (Pulsation, Période, Fréquence et amortissement) pour chaque mode calculé.

Un tableau par direction sismique avec la masse modale (= participation massique), le facteur de participation et l’accélération pour chaque mode calculé.

Méthode de sommation des modes La sommation des modes consiste à combiner les valeurs maximales obtenues séparément dans chaque mode pour déterminer les valeurs de calcul : déplacements, déformations, sollicitations et plus généralement toute variable d’intérêt liés à l’étude sismique. Les deux méthodes disponibles sont SRSS et CQC que l’on trouve en détail à l’article 6.623 des règles PS92. La méthode SRSS (= combinaison quadratique) est donné par la formule ciaprès :

S=≥ ±

∑S

2 i

i

La méthode CQC (= combinaison quadratique complète) est plus complexe car elle effectue une première sommation des modes qui ne sont pas considérés comme indépendant puis utilise la formule ci-dessus pour additionner l’ensemble des modes (modes indépendants et les modes issus d’une première sommation de mode).

4-126


Vérification de l’indépendance des modes : ρ ≤

10 10 + ζ i .ζ j

Avec Tj ≤ Ti et ρ = Tj / Ti. Sommation des modes qui ne sont pas considérés comme indépendant (ne vérifiant pas l’inégalité ci-avant).

S=±

∑∑ β i

ij

.S i' .S 'j

j

8. ζ i .ζ j .(ζ i + ρζ j ).ρ 2 3

β ij =

(

10 4. 1 − ρ 2

)

2

(

) (

)

+ 4.ζ i .ζ j .ρ . 1 − ρ 2 + 4. ζ i2 + ζ j2 .ρ 2

Dans la méthode de sommation des modes, il y a également une option sur la prise en compte du signe dans la méthode CQC : « Abs CQC ». Paramétrage du calcul de l’amortissement modal Le calcul de l’amortissement modal peut être effectué en automatique ou avec des valeurs d’amortissement imposé.

Le calcul automatique doit être réservé pour les études de bâtiment comportant plusieurs matériaux. Dans ce cas le logiciel fera un calcul énergétique sur chaque mode pour déterminer un amortissement moyen. La formule utilisée est (article 6.234-3 des règles PS92) :

ζ=

∑ζ E i

i

i

E

Dans le cas du calcul automatique l’amortissement des matériaux pris en compte par le logiciel est celui définit dans les caractéristiques des matériaux.

4-127

Support de formation ARCHE OSSATURE Menu : Hypothèses / Matériaux.

Pour les bâtiments à matériaux uniques, les valeurs d’amortissement modal doivent être imposées et dans ce cas l’amortissement du matériau n’est pas pris en compte. Pour modifier les valeurs, il faut cliquer sur le bouton « Modification », choisir dans la boite de dialogue le type de modification à effectuer et saisir la valeur de l’amortissement. • • •

Mode unique : on modifie un seul mode pour cela il faut saisir le numéro du mode à modifier. Sélection d’une plage de mode : on modifie plusieurs mode pour cela il faut saisir les numéros de début et de fin de la plage de mode. Tous les modes : on modifie tous les modes.

Nota : Le PS92 à l’article 6.234-4 permet d’ajouter 1% à 2% à l’amortissement propre au matériau (cf. tableau ci-après) pour prendre en compte l’influence des éléments secondaires :

4-128

Support de formation ARCHE OSSATURE • •

1% dans le cas des structures avec des murs 2% dans le cas des portiques

Matériau Acier soudé Acier boulonné Béton non armé Béton armé et/ou chaîné Béton précontraint Bois lamellé-collé Bois boulonné Bois cloué Maçonnerie armée Maçonnerie chaînée

Pourcentage d’amortissement critique (%) 2 4 3 4 2 4 4 5 6 5

Effet de l’amortissement modal sur le spectre de réponse. L’amortissement modal sert à calculer le coefficient de correction d’amortissement ρ dont la formule est donnée ci-après (article 5.234 des règles PS92).

5 ρ=  ζ 

0, 4

Lorsque l’amortissement modal est supérieur à 5% les accélérations du spectre normalisé diminuent et lorsqu’il est inférieur à 5% les accélérations augmentent.

Paramétrage du pourcentage de masse

Ce paramétrage permet de neutraliser les modes qui n’ont pas beaucoup de participation massique en réduisant la part de masse dans une direction donnée. Exemple d’application : Etude dynamique d’un bâtiment par rapport aux effets du séisme horizontal (on néglige l’effet du séisme vertical conformément à l’article 6.4 des règles PS92). Les directions étudiées sont par conséquent X et Y.

4-129

Support de formation ARCHE OSSATURE Un premier calcul modal fait apparaître des modes de vibration locaux au niveau des planchers qui n’ont aucun effet sur le séisme horizontal et qui sont à l’origine de l’augmentation du nombre de modes à calculer. En réduisant le pourcentage dans la direction Z, nous allons pouvoir neutraliser ces modes locaux et ainsi rester dans des quantités de modes à calculer raisonnable. Ce qui permet également de ne pas augmenter considérablement les temps de calcul.

Paramétrage du signe des résultats La méthode de sommation des modes donnée dans les règles PS92 a un inconvénient majeur. C’est que les efforts et les déplacements sont tous avec le même signe. Si par exemple, on souhaite étudier la stabilité d’ensemble d’un bâtiment, les efforts verticaux au niveau des fondations seront tous avec le même signe. Alors qu’en réalité ce ne sera pas le cas.

Le paramétrage du signe des résultats proposé dans Arche Ossature, peut être effectué suivant les trois possibilités ci-après : • Résultats non signés. • Signe du mode prépondérant (=mode avec la plus grande participation massique). • Signe du mode avec choix du mode dans les directions étudiées. L’utilisation de la signature des résultats sur un mode donné ne modifie pas l’intensité de l’effort, il change simple le signe de l’effort. Nota : Le message d’avertissement ci-après peut apparaître lorsque l’on utilise l’option « Signe du mode prépondérant ». Il indique à l’utilisateur qu’il existe un autre mode qui est proche (écart inférieur à 20% sur les participations massiques) du mode prépondérant et que cela pourrait conduire à une sous-estimation du comportement sismique.

4-130


Paramétrage du calcul dynamique

L’analyse modale est effectuée sur une méthode de calcul mathématique itérative. Les paramètres de convergence et le nombre d’itérations permettent d’arrêter le calcul.

Document donnant les hypothèses de calcul sismique La note de calcul rappelant les hypothèses sismiques se génère en passant par le menu Documents / Fiches / Hypothèses.

4-131


4.3

LE MENU METHODE DE CALCUL – DDC

4.3.1 LE MENU CHOIX DES METHODES

Choix de la méthode pour la DDC verticale.

Choix pour l’étude de contreventement.

4.3.2 DIFFERENCE ENTRE LES METHODES TRADITIONNELLES ET ELEMENTS FINIS La résolution d’un système hyperstatique par une analyse aux éléments finis (EF) est basée sur l’étude des déplacements de laquelle sont déduits les efforts dans chacun des éléments. Cette méthode est tout à fait adaptée aux études de contreventement ou analyse dynamique sismique dans la mesure où la répartition des efforts dépend directement de l’inertie des éléments verticaux. Pour la descente de charge verticale, cette méthode peut également être utilisée, elle peut notamment servir à l’étude de la répartition d’une charge ponctuelle ou linéaire tombant sur un plancher et pour laquelle la répartition selon les lignes de rupture présente quelques lacunes. De plus, lors d’une étude aux EF, l’ensemble des éléments en contact sont encastrés entre eux, ce qui conduit à des efforts complexes (torseur d’efforts à 6 valeurs : effort normal, tranchants dans deux directions, torsion et flexion déviée).

4-132


4.3.3 LE MENU METHODE REGLEMENTAIRE

4.3.3.1

L’onglet « Horizontaux »

Choix de la méthode pour le calcul des réactions d’appui des poutres et des poutres voiles. Dans le cas de la méthode « Foyer » ou « Max (Foyer-Iso) » l’utilisateur peut réduire les moments sur appuis en appliquant des pourcentages.

Activation du calcul en travée chargéedéchargée.

Méthode employée : quatre choix : Foyer : Arche Ossature effectue un calcul exact RDM. Isostatique : Toutes les poutres sont considérées comme isostatiques. Max (Foyer – Isostatique) : On retient le résultat enveloppe des deux méthodes précédentes. Forfaitaire (selon méthode forfaitaire BAEL) : • Poutres continues à deux travées → Réaction isostatique sur les deux appuis de rive et réaction isostatique majorée de 15% pour l’appui central. • Poutres continues à trois travées et plus → Réaction isostatique majorée de 10% pour les appuis voisins des appuis de rive, réaction isostatique pour les autres. Calcul en travée chargée – déchargée : (uniquement en méthode Foyer et Max(Foyer – Isostatique)) Le logiciel effectuera toutes les combinaisons possibles concernant les charges d’exploitation pour obtenir les réactions maxi et mini pour ces charges. Par exemple, pour une poutre à trois travées, les quatre configurations suivantes seront étudiées :

4-133


4.3.3.2

L’onglet « verticaux »

Activation des dégressions verticales des charges verticales.

Conservation du centre de gravité des charges dans les voiles.

L’option « Cdg des charges conservé dans les voiles » permet de limiter la diffusion sur la hauteur du voile d’une charge ponctuelle placée à son extrémité.

Option « Cdg conservé » désactivée

4-134

Option « Cdg conservé » activée


4.3.3.3

L’onglet « Divers »

Paramètres de maillage et de lissage pour le découpage des dalles selon leurs lignes de rupture.

Charges reportées sur les poutres et les voiles parallèles au sens de portée des dalles.

Remarque : La modification du coefficient des cotés non porteurs n’a pas d’effet sur les dalles déjà modélisées.

4.3.3.4

L’onglet « Pondérations »

Définition des coefficients de pondération pour les combinaisons ELU / ELS.

4-135


4.3.4 LE MENU METHODE ELEMENTS FINIS La boite de dialogue « Méthodes de calcul – DDC / Eléments finis » accessible à partir du menu Hypothèses / Méthodes de calcul – DDC / Méthode Eléments finis concerne essentiellement la construction du modèle global nécessaire dans le cas d’une étude de descente de charges aux éléments finis et/ou d’une étude de contreventement.

4.3.4.1

L’onglet « Dalles » Choix de l’élément utilisé par défaut pour la modélisation des planchers. Choix du report de charges par défaut. Chargement linéaire appliqué sur tout le super élément. Prise en compte des soulèvements sur les porteurs ou non (les éventuels soulèvements sont ramenés à 0). Paramétrage par défaut du maillage

Transformation des charges multilinéaires en charges uniformément réparties.

Concernant le type de modélisation et le mode de répartition de charges, il s’agit des hypothèses par défaut qui seront appliquées lorsque les détections auto auront été activées lors de la création des dalles (hypothèses MEF et report de charges), suivant le type de plancher détecté par Ossature. Il est tout de même possible lors de la saisie graphique de forcer ce paramétrage sur un élément particulier. Modélisation du plancher : Le choix retenu pour la modélisation aux éléments finis du plancher (choix par défaut ou directement sur l’entité) a une influence sur le modèle global. C'est-à-dire dans le cas d’une DDC aux éléments finis et dans le cas d’une étude de contreventement. Ce choix n’a aucun effet sur le calcul du report de charge du plancher dans le cas d’une étude de DDC traditionnelle (confer remarques sur les reports de charge). Non modélisé Le plancher ne sera pas modélisé avec un élément surfacique. Il sera représenté dans le modèle EF par une paroi. Le rôle de cette paroi est de reporter les charges (chargement généré sur le plancher et poids propre du plancher généré automatiquement par Arche Ossature) sur les éléments porteurs en respectant le sens

4-136

Support de formation ARCHE OSSATURE de portée paramétré. Ce type de plancher ne participera donc pas à la répartition des efforts horizontaux dans le cadre d’une étude de contreventement. Diaphragme indéformable Le plancher sera modélisé par un élément surfacique de type « membrane ». La membrane à la particularité de ne reprendre que des efforts dans son plan. Elle ne peut pas reprendre d’efforts perpendiculaires à son plan. C’est pour cette raison, qu’Arche Ossature associe une paroi à la membrane qui a la même fonction que celle décrite ciavant. A la différence du type de plancher précédent, le diaphragme indéformable participe à la répartition des efforts horizontaux sur les éléments de contreventement. Maillage de coques Le plancher sera modélisé par un élément surfacique de type « coque ». La coque dans son fonctionnement aux éléments finis peut reprendre les efforts dans son plan et perpendiculaire à celui-ci. On notera que dans le cas d’une DDC aux éléments finis, la modélisation des planchers en maillage de coque, entraine la perte du sens de portée. Report de charges Le paramètre report de charges n’a d’influence que sur la DDC verticale en méthode traditionnelle. Lignes de rupture Le report des charges appliquées sur les dalles se fait par la méthode des lignes de rupture. Report EF Le report des charges appliquées sur les dalles se fait par un calcul aux éléments finis. Arche Ossature va générer un modèle de calcul dans lequel, la dalle est représentée par un élément surfacique de type Plaque E (Plaque Epaisse = élément surfacique ne reprenant que des efforts perpendiculaires à son plan). Le paramètre sens de portée indique au logiciel quels sont les appuis à prendre en compte dans la modélisation (Seul les appuis situé sur le chemin du sens de portée seront retenus). Les appuis sont représentés dans le modèle par des appuis linéaires articulés rigides (déplacements en translation nuls) dans le cas d’un porteur voile ou poutre voile ou console ou poutre avec l’option report EF en « poutre rigide ». Dans le cas d’une poutre avec l’option report EF en « poutre élastique », la poutre sera représentée dans le modèle par un élément filaire de type « Poutre C ». Les poteaux sont représentés par des appuis articulés rigides. Report EF : interprétation des porteurs Prendre en compte les super éléments. Le report de charges sur les porteurs des dalles se fait sous forme de chargements décrits par une fonction affine (des droites) par élément. Si cette case est cochée, l’élément, même s’il comporte plusieurs travées (une poutre ou un voile), est pris comme un tout, son chargement global est donc une fonction affine découpée sur ses sous éléments. Sinon chaque sous élément se voit affecté d’un chargement particulier.

4-137

Support de formation ARCHE OSSATURE Cette possibilité est utile lorsque le découpage d’un élément (poutre ou voile) comporte de courts sous éléments. Prendre en compte les soulèvements. La prise en compte des soulèvements est possible. Si cette option n’est pas cochée, les soulèvements obtenus lors du calcul éléments finis des dalles sont ignorés (la valeur est remplacée par 0). Choix des mailles Choix de la dimension des mailles de coques suivant le repère local EF du plancher. Linéariser les réactions d’appui Transformations des charges multilinéaires déduites de la méthode des lignes de rupture en une charge uniformément répartie sur toute la longueur de l’élément porteur. Conseils de modélisation : Si vous ne disposez que de la DDC Traditionnelle, il faut paramétrer l’ensemble des planchers (plancher courant, plancher dalle et plancher de transfert) en non modélisé et en report par lignes de rupture. Pour la DDC verticale : L’utilisation des éléments finis est tout à fait adaptée à l’étude des planchers de reprises (dalle qui supporte des poteaux, des voiles) si bien qu’il est fortement conseillé de paramétrer un plancher de reprise en maillage de coques et en report EF (Eléments Finis), Les planchers dalles de type planchers champignons ou dalle appuyée sur 2 côtés (avec bords libres) soumis à des charges surfaciques sont correctement étudier par le report à l’aide des lignes de rupture, il n’est donc pas utile de choisir un report EF (Eléments Finis). Pour l’étude de contreventement. Quelque soit le type de plancher, celui-ci travaille toujours en diaphragme indéformable (poutre horizontale très raide vis à vis des éléments verticaux). Toutefois, pour les raisons évoquées ci dessus pour la DDC verticale, les planchers de reprise sont à paramétrer en maillage de coques. Il est donc conseillé le paramétrage par défaut suivant : Type de plancher

Modélisation

Report de charges

Plancher courant Plancher dalle Plancher de reprise

Diaphragme indéformable Maillage de coques Maillage de coques

Lignes de rupture Lignes de rupture Report EF

4-138


4.3.4.2

L’onglet « Poteaux »

Poteaux encastrés ou articulés sur les fondations.

4.3.4.3

L’onglet « Voiles » Paramétrage par défaut modélisation des voiles.

de

la

Paramétrage de la rigidité horizontale.

Dans le cas de maillage de coques : choix de la taille des mailles.

Modélisation des poutres dans le cas de voiles modélisés par des coques.

Dans le cas de maillage de coques : choix de la taille des mailles pour les linteaux et les allèges.

Paramétrages de la modélisation des voiles : Poutre équivalente La modélisation en « Poutre équivalente » consiste à représenter le voile par un système d’éléments filaires (un élément filaire vertical et deux filaires horizontaux) dans le modèle global aux éléments finis. Ce type de modélisation doit être réservé au voile courant.

4-139


Exemple d’un voile sur semelle filante L

L/2

H

Filaire type « Poutre » de section Rigide (confer caractéristiques géométriques ci-après) ou avec des dimensions paramétrées par l’utilisateur. Matériau = Masse(0).

Filaire type « Poutre C » de section 20 x 500 (20 = épaisseur du voile et 500 = longueur du voile). Matériau = matériau défini pour le voile dans Arche Ossature.

Caractéristiques du matériau Masse(0) : • Module d’Young du matériau défini pour le voile • Masse volumique = 0 • Coefficient de Poisson = 0 • Coefficient de dilatation = 0 • Coefficient d’amortissement = 0

Appui ponctuel (encastrement) représentant la semelle filante.

Caractéristiques de la section rigide : • Inerties (flexion et torsion) = 100 m4 • Section = 10 m² Conditions aux limites des filaires : • Filaires rigides : Encastré aux deux extrémités • Filaire type « Poutre C » : Articulé transversalement longitudinalement en pied de voile et encastré en tête de voile.

4-140

et

encastré

Support de formation ARCHE OSSATURE Remarques sur la modélisation de type « Poutre équivalente » : • L’avantage de cette méthode de modélisation réside dans la rapidité de calcul. Un calcul avec des éléments filaires est plus rapide qu’un calcul avec des éléments surfaciques. • L’inconvénient de cette modélisation est que les ouvertures générées dans le voile n’y sont pas représentées (le modèle est donc plus rigide). Cependant pour retrouver une rigidité équivalente, la section des filaires horizontaux définis comme Rigide sur le schéma précédent est modifiable. Paramétrage de la rigidité horizontale d’un voile modélisé en « Poutre équivalente ». Les choix possibles pour définir la section des filaires horizontaux sont : • Rigide : La section est rigide (confer caractéristiques ci-avant). La rigidité horizontale est directement liée à la rigidité du filaire vertical. • Ht étage : La section est une section rectangulaire de largeur égale à l’épaisseur du voile et de hauteur égale à la hauteur de l’étage. • Autre : La section est une section rectangulaire de largeur égale à l’épaisseur du voile et de hauteur égale à la hauteur définie par l’utilisateur. Maillage de coques La modélisation en « Maillage de coques » consiste tout simplement à représenter le voile par un élément surfacique de type « Coque » dans le modèle global aux éléments finis.

Croix indéformable La modélisation en « Croix indéformable » consiste à représenter le voile par un système d’éléments filaires (ce système est composé d’un portique dont la base des poteaux est reliée par un filaire et à l’intérieur du quel deux autres filaires forment une croix). Ce type de modélisation doit être réservé aux poutres voiles et aux consoles.

Exemple d’une poutre voile sur semelles isolées

4-141


Filaire Rigide

Voute

Raidisseur

Tirant

Le tirant est modélisé par un élément filaire de type « Poutre » dont les conditions aux limites sont « articulé ». La section de l’élément filaire est une section rectangulaire de largeur égale à l’épaisseur du voile et de hauteur égale à la demi-hauteur de l’étage. Le matériau utilisé est le matériau Masse(0) dont les caractéristiques ont déjà été données à la description de la modélisation en « Poutre équivalente ». Les raidisseurs sont modélisés par un élément filaire de type « Poutre » dont les conditions aux limites sont « encastré ». La section de l’élément filaire est une section rectangulaire de largeur égale à l’épaisseur du voile et de hauteur égale à la demilongueur du voile. Le matériau correspond au matériau du voile. Les voutes sont modélisées par un élément filaire de type « Poutre » dont les conditions aux limites sont « articulé ». La section de l’élément filaire est une section rectangulaire de largeur égale à l’épaisseur du voile et de hauteur égale à la demi-hauteur de l’étage. Le matériau utilisé est le matériau Masse(0). Le filaire Rigide est modélisé par un élément flaire de type « Poutre » dont les conditions aux limites sont « encastré ». La section de l’élément filaire est une section Rigide dont les caractéristiques ont déjà été données à la description de la modélisation en « Poutre équivalente ». Le matériau utilisé est le matériau Masse(0). Comme pour la poutre équivalente la section du filaire Rigide peut être paramétrée différemment pour jouer sur la rigidité horizontale du voile (Confer Paramétrage de la rigidité horizontale d’un voile modélisé en « Poutre équivalente »).

4-142


4.4

METHODE DE CALCUL – PREDIM

4.4.1 L’ONGLET « PAR MATERIAUX » Cet onglet est utilisé pour définir la méthode à utiliser pour effectuer le pré-dimensionnement et pour définir les prix unitaires pour le chiffrage. Le paramétrage est réalisé pour chaque élément et par matériau. Type d’éléments.

Choix du matériau. Choix de la méthode de pré-dimensionnement pour le coffrage.

Choix de la méthode de prédimensionnement pour les armatures.

Prix unitaires pour l’estimatif.

Choix de la méthode de pré-dimensionnement pour le coffrage • • •

Imposé : pas de pré-dimensionnement, tous les éléments auront la section imposée. Par abaques : Arche Ossature utilise des abaques qui sont fournis avec le logiciel (Arche Abaques) et qui peuvent être modifiés par l’utilisateur. Précis par calcul : Le pré-dimensionnement fait appel au modules de ferraillage spécifiques à chaque type d’éléments.

Pour le pré-dimensionnement « par abaques » et « précis par calcul », l’utilisateur peut définir le pas d’itération (ici, par exemple, les poutres obtenues auront des dimensions (hauteur et largeur) multiples de 1 cm).

4-143


Choix de la méthode de pré-dimensionnement pour les armatures • •

Par abaques : Arche Ossature utilise des abaques qui sont fournis avec le logiciel (Arche Abaques) et qui peuvent être modifiés par l’utilisateur. Précis par calcul : Le pré-dimensionnement fait appel au modules de ferraillage spécifiques à chaque type d’éléments.

Pour le pré-dimensionnement « précis par calcul », l’utilisateur peut définir une valeur pour la correction du ratio d’armatures. Il est possible de venir corriger de manière automatique les ratios d’armatures obtenus par Arche Ossature. Par exemple, augmenter de 5% les ratios des poteaux, diminuer de 3% ceux des poutres, etc.

Prix unitaires Arche Ossature fournissant le métré de la structure, le paramétrage des prix par éléments et par matériaux permet de faire un estimatif du bâtiment. Pour l’estimatif d’éléments en matériau autre qu’en béton, il est possible de donner un prix de matériau au m2 pour les parpaings, par exemple. Dans ce cas là, il faut également décocher les prix unitaires de coffrage et d’armatures.

4.4.2 L’ONGLET « GLOBAL » Définition du chargement AC.

Paramétrage d’un ratio mini pour les planchers ferraillés par le module « Plaque ». Pré-dimensionnement commun (section constante) à toutes les travées d’une poutre continue.

4-144

Paramètres de des semelles.

pré-dimensionnement

Option pour conserver les ratios imposés.

Support de formation ARCHE OSSATURE Cas des charges permanentes Les charges AC peuvent être, soit inclues dans G (charges permanentes après la pose des cloisons), soit être des charges qui s’ajoutent à G. Le chargement AC lorsqu’il est inclus dans le chargement G permet de calculer la flèche des poutres suivant le BAEL. Pré-dimensionnement des semelles La contrainte admissible à saisir pour le dimensionnement des semelles correspond à la contrainte ELU conformément au DTU Fondation. L’option pré-dimensionnement par palier enveloppe permet d’optimiser la largeur des semelles filantes avec paramétrage des longueurs minimales et des différences de largeurs de paliers successifs.

Conservation des ratios non nuls Si cette fonction est activée, un ratio imposé au niveau de la saisie d’un élément sera conservé (il faut le considérer comme un ratio minimum) : attention, si ce ratio est inférieur au ratio calculé, celui-ci ne sera pas changé mais un message d’avertissement renseignera l’utilisateur. Par ailleurs, après lancement d’un module de ferraillage, si le ratio venait à être modifié, le nouveau ratio d’armatures ne sera pas intégré dans Ossature.

4-145


5. LANCEMENT D’UNE SEQUENCE DE CALCUL 5.1

ETAPES DU CALCUL

5.1.1 LA COMMANDE VERIFIER Cette commande, accessible par le menu Analyser / Vérifier, se scinde en deux parties. • •

Vérifier saisie : Cette commande signale d’éventuelles erreurs de saisie, comme des éléments superposés par exemple. Vérifier emprise : Cette commande signale toute anomalie d’éléments ayant un volume de béton en commun mais non reliés.

La vérification signalera éventuellement des erreurs et/ou des avertissements qui sont consultables directement dans la console ou dans un document consultable en cliquant sur situé dans la barre d’état. l’icône A noter qu’un avertissement n’empêche pas le lancement du calcul.

5.1.2 LA COMMANDE NEIGE ET VENT Cette commande est accessible par le menu Analyser / Neige et Vent uniquement si les charges de vent et de neige ont été activées (menu Hypothèses / Neige et vent) et si l’étude de contreventement est demandé dans le menu Hypothèses / Méthodes de calcul DDC / Choix des méthodes. Ce menu permet d’accéder aux commandes : • •

Calcul des statuts : Cette commande permet de définir les statuts des parois suivant les directions de vent retenues. Il ne faut pas lancer cette fonction si les statuts ont été saisis manuellement. Calcul des coefficients Ce – Ci : Cette commande permet de définir les coefficients de pression Ce et Ci en fonction des statuts des parois. Il faut ne pas lancer cette fonction si les coefficients Ce et Ci ont été saisis manuellement.

5.1.3 LA COMMANDE MODELISER Cette commande, accessible par le menu Analyser / Modéliser ou par l’icône de la barre d’outils « Modélisation », permet de définir d’une part les liaisons entre éléments, le découpage des dalles selon les lignes de rupture et d’autre part, de créer le modèle EF qui servira à la DDC EF ou au calcul des efforts de contreventement.

5-146


5.1.4 LA COMMANDE CALCULER DDC Cette commande, accessible par le menu Analyser / Calculer DDC ou par l’icône de la barre d’outils « Analyse », permet de lancer le calcul de la descente de charges ainsi que le pré-dimensionnement des différents éléments.

5.1.5 LA COMMANDE CALCULER FERRAILLAGE Cette commande, accessible par le menu Analyser / Calculer Ferraillage, permet de lancer le calcul des ratios d’armatures.

5.2

LANCEMENT DIRECT D’UNE SEQUENCE DE CALCUL

Il est possible de lancer le calcul en une seule étape par le menu Outils / Séquence calcul qui effectuera l’ensemble des opérations décrites ci-dessus en une seule fois.

Cette boite de dialogue apparaît également lorsque l’on actionne la touche Entrée du clavier.

5-147


6. EXPLOITATION DES RESULTATS

6.1

VISUALISATION DE LA STRUCTURE

Cette fonction, accessible par l’icône

, donne un rendu réaliste 3D de la structure.

Remarque : Cette fonction est également accessible en saisie, mais les éléments ayant au moins une dimension nulle ne seront pas affichés.

6.2

VISUALISATION DU MODELE EF

présent sur Cette fonction, accessible par le menu Analyser / Modèle EF ou par l’icône les barres d’outils « Analyse » et « Exploitation », permet de visualiser le modèle EF ainsi que les déformées de la structure sous l’effet des efforts de vent et de séisme ou encore les modes de vibration de la structure calculer pour l’étude au séisme.

6.3

VALIDITE DE LA DDC

En mode analyse, l’utilisateur a à sa disposition des commandes qui lui permettent de valider la modélisation.

6.3.1 LA COMMANDE PARTAGER LES DALLES Cette commande, accessible par le menu Analyser / Partager ou par l’icône , permet l’affichage par couleurs de la répartition des charges de dalles sur ses porteurs dans le cas d’un report par lignes de rupture ou bien du maillage de la dalle dans le cas d’une répartition aux éléments finis

Report EF.

Ligne de rupture.

6-148


6.3.2 LA COMMANDE LIAISONS ENTRE ELEMENTS Cette commande, accessible par l’icône situé sur les barres d’outils « Analyse » et « Exploitation », permet de visualiser la transmission des efforts d’un élément vers les autres au niveau de ces extrémités.

Pour utiliser cette commande, il faut : • Cliquer sur l’icône pour activer l’affichage des liaisons, • Cliquer sur l’élément souhaité pour afficher la diffusion des charges reprises par celui-ci ou cliquer sur l’icône « Visualiser les détails » pour afficher toutes les connexions.

6.3.3 LA COMMANDE SONDER Cette commande, accessible par le menu Analyser / Sonder ou par l’icône situé sur les barres d’outils « Analyse » et « Exploitation », permet la visualisation du cheminement des charges d’un élément jusqu’aux fondations. Pour utiliser cette commande, il faut : • Sélectionner un élément, • Lancer la commande Sonder, • Le cheminement des efforts est affiché en bleu.

6.3.4 LA COMMANDE AFFICHER LES INFLUENCES

Cette commande, accessible par l’icône situé sur les barres d’outils « Analyse » et « Exploitation », permet de visualiser les éléments qui apportent des charges à l’élément sélectionné. Pour utiliser cette commande, il faut : • Sélectionner un élément, • Lancer la commande Afficher les influences, • Les éléments affichés en bleu apportent des charges à l’élément sélectionné.

6-149


6.4

LA VISUALISATION DES EFFORTS APPLIQUES SUR LES ELEMENTS

6.4.1 LES OPTIONS D’AFFICHAGE Ces options sont accessibles par le menu Options / Résultats ou par le raccourci clavier « Alt+z ».

6.4.1.1

L’onglet Sélection

Sélection du ou des cas de charges à afficher.

Possibilité de filtrage des efforts sur le torseur.

6.4.1.2

L’onglet Fondations Permet de forcer la nature (filante ou isolée) des semelles filantes lors de l’export vers Arche Semelle.

6-150


Choix entre fût et poteau pour le calcul du ferraillage.

Réactions d’appui données dans le repère global de la structure ou local de la fondation. Choix du paramétrage des résultats.

Permet de supprimer les composants du torseur situés dans le plan secondaire.

6.4.1.3

L’onglet Verticaux

Choix du paramétrage d’affichage et d’édition des résultats.

Pour les voiles modélisés en poutre équivalente : position des résultats.

6.4.1.4

L’onglet Horizontaux

6-151


Choix du module ferraillage des dalles.

de

Choix du paramétrage des résultats.

Points de résultats pour une poutre en méthode DDC aux éléments finis.

6-152


6.4.1.5

L’onglet Paramétrage

Paramètre d’affichage des résultats de DDC (G et Q).

Choix du lieu d’exploitation des résultats des voiles et des poteaux.

Paramétrage de la précision et du seuil d’affichage des résultats.

Paramètres d’affichage.

Paramètres sismiques.

d’affichage

des

résultats

Affichage du centre de gravité et du centre de torsion.

6.4.2 LA COMMANDE EFFORTS Cette commande, accessible par le menu Analyser / Efforts ou bien par les icônes cidessous, permet la visualisation des charges appliquées aux différents éléments structurels suivant le paramétrage défini dans la boite de dialogue précédente « Options / Résultats ». : Charges sur les dalles. : Charges sur les poutres. : Charges en tête de poteaux. : Charges en tête de voiles. : Charges sur les semelles isolées. : Charges sur les semelles filantes.

6-153


Utilisation : • Peut fonctionner sur une sélection ou sur les éléments affichés (uniquement avec les icônes), • Lancer la commande Analyser/Efforts ou cliquer sur l’icône désiré.

6.5

LES RESULTATS SOUS FORME DE NOTES DE CALCULS

6.5.1 LA DESCENTE DE CHARGE VERTICALE Cette fonction est accessible par le menu Documents / Note de calcul (Fz) ou par l’icône

.

6.5.2 LES FICHES ELEMENTS Cette fonction, accessible par le menu Documents / Fiches / Elément(s) ou par l’icône fournit une fiche détaillée de ou des éléments sélectionnés (dimensions, efforts, prix). Le menu Options / Fiches permet de choisir les informations à afficher dans la fiche.

,

6.5.3 LE METRE ET L’ESTIMATIF DE LA STRUCTURE

Cette fonction, accessible par le menu Documents / Métré ou par l’icône , fournit par niveau, par matériau, par élément, un métré suivant les critères définis dans le menu Hypothèses / Méthode de calcul – Prédim ainsi que l’estimation du bâtiment. Le menu Options / Notes permet de paramétrer la présentation du métré.

6-154


6.5.4 LES CARACTERISTIQUES INERTIELLES DE TORSION Cette fonction, accessible par le menu Documents / Inerties, fournit la note de calcul des inerties et les coordonnées de centre de torsion niveau par niveau.

6.5.5 LES RESULTATS DE L’ANALYSE MODALE Cette fonction, accessible par le menu Documents / Fiches / Sismiques, récapitule mode par mode les périodes du bâtiment ainsi que le pourcentage de masse excitée par direction de séisme afin de valider l’étude vis à vis des règles parasismiques.

6.6

LA LIAISON AVEC LES PLANS DE FERRAILLAGE DE CHAQUE ELEMENT

Après sélection d’un élément, son plan de ferraillage peut être lancé en cliquant sur l’icône . Dans chaque module de ferraillage, il est possible de venir modifier le coffrage de l’élément et donc en conséquence le ratio d’armatures. Lorsque le module de ferraillage est fermé, les modifications effectuées peuvent être importées dans Ossature. Il suffit de répondre « oui » à l’invitation du logiciel.

6-155


6.7

LES RESULTATS ELEMENTS FINIS

Les résultats sont donnés sous forme d’un torseur d’efforts Nx (effort normal), Ty (effort tranchant suivant y), Tz (effort tranchant suivant z), Mx (moment de torsion), My (moment de flexion autour de l’axe y), Mz (moment de flexion autour de l’axe z). Ces efforts sont donnés par rapport à un axe local lié à l’élément.

6.7.1 LES POUTRES La poutre est modélisée en élément filaire avec un axe local qui est le suivant :

y

x

Z Y

z repère local

X Repère global

L’axe x est dans le prolongement de la poutre, l’axe y est toujours orienté parallèlement aux Z croissants. L’axe z se place pour former un trièdre direct. La symbolique de représentation est la suivante (seuls les axes locaux sont représentés) :

6-156


Les caractéristiques géométriques de l'élément filaire sont les suivantes :

h y z b

Repère local

•

Section constante égale à la section rectangle de la poutre = b.h

•

Inerties:

Iz = b.h3 / 12 Iy = b3.h / 12 Ix = b3.h / 3 •

Modules de flexion:

V1y = V2y = Iy / (b/2) = h.b² / 6 V1z = V2z = Iz / (h/2) = b.h² / 6 •

Sections réduites d’effort tranchant:

Effort tranchant suivant y: Ay = 5.b.h / 6 Effort tranchant suivant z: Az = 5.b.h / 6 •

Longueur: longueur de l’axe de la poutre modélisée dans ossature.

6-157


6.7.2 POTEAUX Le poteau est modélisé en élément filaire avec un axe local qui est le suivant :

x

y

Z

z

Y X

Dimension b

Repère global

Dimension a

L’axe y du repère local est parallèle à la direction du côté a. L’axe x est vertical ascendant. L’axe z s’oriente pour former un trièdre direct. La symbolique de représentation est la suivante :

Les caractéristiques de l'élément filaire correspondant dépendent de la forme de sa section.

6-158


6.7.2.1

Section rectangle

z y

•

Section constante égale à la section rectangle de la poutre = b.h

•

Inerties:

Iy = b3.a / 12 Iz = b.a3 / 12 Ix = b3.a / 3 •

Modules de flexion:

V1y = V2y = Iy / (b/2) = a.b² / 6 V1z = V2z = Iz / (a/2) = b.a² / 6 •

Sections réduites d’effort tranchant :

Effort tranchant suivant y: Ay = 5.b.a / 6 Effort tranchant suivant z: Az = 5.b.a / 6

6.7.2.2

Section circulaire

r y

z

6-159

Support de formation ARCHE OSSATURE •

Section constante égale à la section circulaire de la poutre = π.r2

•

Inerties: Iy = Iz = π.r4 / 4

•

Modules de flexion: V1z = V2z = Iz / (h/2) = V1y = V2y = Iz / (b/2) = π.r3 / 4

•

Sections réduites d’effort tranchant:

Effort tranchant suivant y ou suivant z: Ay = Az = (9/10).π.r² •

Longueur: hauteur de l’étage.

L’inertie de la section peut être orientée par une rotation autour de l’axe de poteau.

Vue de dessus

L’angle qui est indiqué dans les statuts de l’élément, est repris pour orienter identiquement le repère local de son image aux éléments finis. L’élément fini utilisé se comporte comme une poutre RDM standard, à ceci près que la déformée d’effort tranchant est négligée. Cet élément supporte et transmet des torseurs d’efforts tridimensionnels (Nx, Ty, Tz, Mx, My, Mz). L’élément poteau est automatiquement encastré sur les éléments avec lesquels il est en contact, sauf pour les fondations. En effet, on peut choisir dans la boite de dialogue Hypothèses / Méthodes de calcul DDC / Méthode éléments finis d’encastrer ou de d’articuler en pied les poteaux sur leurs fondations. Depuis la version 2009, les conditions aux limites des poteaux peut être définies dans les propriétés de chaque poteau.

6-160


7. DIFFERENCE ENTRE DDC TRADITIONNELLE ET ELEMENTS FINIS Afin de pouvoir apprécier la différence entre les deux méthodes de descentes de charges traditionnelle et éléments finis, nous vous proposons d’étudier le modèle défini ci-dessous.

7.1

GEOMETRIE

Caractéristiques : • • • • • •

Matériaux : béton Dimensions en plan : 7m x 7m Section des poteaux : 0,20 x 0,20 Section de poutres : 0,20 x 0,6 ht Epaisseur des voiles : 0,20 Hauteur d’étage : 3m

Remarque : Au niveau de la saisie, penser à forcer le voile du PH 2 en poutre voile.

7-161


7.2

EXAMEN DES RESULTATS

Pour apprécier la différence entre les deux méthodes de calcul, il convient d’examiner les efforts dans les poteaux du 2ème étage. La descente de charge traditionnelle va s’effectuer de manière logique, de bas en haut, sans tenir compte des raideurs des différents éléments porteurs si bien que la poutre voile du 3eme étage est une poutre continue à 2 travées qui s’appuie sur le poteau central, appuyé lui même sur la poutre du 1er étage. La descente de charges aux EF va bien sûr tenir compte des raideurs de chaque élément porteur : ainsi le poteau central va servir de tirant et la poutre du 1er étage sera suspendu à la poutre voile du 3ème étage. Ceci explique donc les différences entre les charges en tête des poteaux.

Toute reproduction ou diffusion de ce document, même partielle, est strictement interdite sans l’autorisation explicite de la société GRAITEC.

7-162

1 - SUPPORT DE FORMATION ARCHE OSSATURE NF.pdf

Recommend Documents