Structures 3D - Exemple CYPE

e D u 3 q i t s a r e p r Structures 3D u e l t p c m u r e t x E S

Software pour l’Architecture et l’Ingénierie de la Construction

Exemple pratique

CYPE Ingenieros, S.A. Avda. Eusebio Sempere, 5 03003 Alicante Tel. (+34) 965 92 25 50 Fax (+34) 965 12 49 50 [email protected]

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IMPORTANT IMPORTA NT:: CE TEXTE REQUIERT VOTRE ATTENTION L’information contenue dans ce document est propriété de CYPE Ingenieros, S.A. et la reproduction partielle ou totale ainsi que la diffusion sous quelques forme et support que ce soit est interdite sans l’autorisation l’autorisation expresse et préalable préalable de CYPE Ingenieros, Ingenieros, S.A.. L’infraction des droits de propriété propriété intellectuelle intellectuelle peut constituer constituer un délit au sens de l’Article L.122-4 du Code de la Propriété Intellectuelle. Ce document et l’information qui l’accompagne sont partie intégrante et indissociable de la documentation qui accompagne la Licence d’Utilisation des programmes informatiques de CYPE Ingenieros, S.A.. Par conséquent elle est soumise aux mêmes devoirs et conditions. N’oubliez pas que vous devrez lire, comprendre et accepter le Contrat de Licence d’Utilisation du software associé à cette documentation avant toute utilisation d’un des composants du produit. Si vous N’ACCEPTEZ PAS les termes du Contrat de Licence d’Utilisation rendez immédiatement le software et tous les éléments qui l’accompagnent au lieu d’achat afin d’en obtenir le remboursement intégral. Ce manuel correspond à la version du software dénommé Structures 3D par CYPE Ingenieros, S.A. L’information contenue dans ce document décrit substantiellement les caractéristiques et méthodes d’utilisation du ou des programmes qu’elle accompagne. L’information contenue dans ce document peut avoir été modifiée postérieurement à l’édition mécanique de ce livre sans avis préalable. Le software associé à ce document peut être soumis à des modifications sans avis préalable. CYPE Ingenieros, S.A. dispose d’autres services parmi lesquels se trouvent les Mises à Jour, qui vous permettront d’acquérir les dernières versions du software et la documentation qui l’accompagne. Si vous avez des doutes sur les présentes conditions, par rapport au Contrat de Licence d’Utilisation du software, ou si vous souhaitez simplement rentrer en contact avec CYPE Ingenieros, S.A., adressezvous à votre Distributeur Local Autorisé ou au Service Après-Vente de CYPE Ingenieros, S.A. à l’adresse suivante : Avda. Eusebio Sempere, 5 · 03003 Alicante (Espagne) · Tel: +34 965 92 25 50 · Fax: +34 965 12 49 50 · www www.cype.com .cype.com © CYPE Ingenieros, S.A. Edité et imprimé à Alicante (Espagne) Windows ® est une marque registrée de Microsoft Corporation ®

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Exemple pratique

Présentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

1.4.10.2. 1.4.1 0.2. Dimension Dimensionnemen nementt des unions unions . . . . . . . . . . . . . . . . .30 1.4.10.3. 1.4.1 0.3. Vérificat Vérification ion des barres barres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

1. Exemp Exemple le prati pratique que . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

1.4.10.4. Consultation des efforts et des contraintes . . . . . . . .31

1.1. Descripti Description on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

1.4.11. Plaques d’ancrage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

1.2. Générate Générateur ur de portiques portiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

1.4.12. 1.4.1 2. Fondation Fondation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32 .32

1.3. Charges Charges générées générées par le program programme me . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

1.4.12.1. 1.4.1 2.1. Introduct Introduction ion des semelle semelless . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32

1.3.1. Calcul de la pression extérieure Exemple pour l’hypothèse de vent à 0º en situation 1 : . . . . . . . .13

1.4.12.2. 1.4.1 2.2. Introducti Introduction on des longrines longrines de liaison . . . . . . . . . . . .33 1.4.12.3. Définition des données précédant le dimensionne dimen sionnement ment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

1.3.2. Calcul de la pression intérieure Exemple pour l’hypothèse de vent à 0º en situation 1 : . . . . . . . .14

1.4.12.4. Dimensionnement et vérification de la fondation . . . .35 1.4.12.5. Egalisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

1.4. Structur Structures es 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 1.4.1.. Introduction 1.4.1 Introduction de nœuds nœuds et de barres barres . . . . . . . . . . . . . . . . .17

1.4.13. 1.4.1 3. Sortie des des résultats résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

1.4.1.1. 1.4.1 .1. Cacher/Montr Cacher/Montrer er plans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 1.4.1.2. 1.4.1 .2. Introductio Introductionn de barres et cotation cotation . . . . . . . . . . . . . . . .18 1.4.2.. Description 1.4.2 Description des nœuds et des barres barres . . . . . . . . . . . . . . . .24 1.4.3.. Description 1.4.3 Description des profils profils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 1.4.4.. Groupement 1.4.4 Groupement de barres barres égales égales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 1.4.5. Attribut Attribution ion du matériau matériau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 1.4.6. Coeffici Coefficients ents d’encastr d’encastrement ement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 1.4.7. Hypothè Hypothèses ses de charges charges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 1.4.7.1. 1.4.7. 1. Ajouter Ajouter des hypothèses hypothèses de charge charge . . . . . . . . . . . . . . .27 1.4.7.2. 1.4.7. 2. Charges Charges du plancher plancher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 1.4.7.3. Charges de vent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28 1.4.8. Flambe Flambement ment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 1.4.9. Déverse Déversement ment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 1.4.10. Calcul et dimensionnement de la structure . . . . . . . . . . .30 1.4.10.1. 1.4.10 .1. Dimensionne Dimensionnement ment des tirants tirants . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

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1.4.13.1. Plans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36 1.4.13.2. 1.4.1 3.2. Listes Listes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36 .36

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Exemple pratique

Présentation est un programme puissant et efficace conçu pour le calcul des structures 3D for mées de barres de bois ou d’acier. Structures 3D

Il permet d’obtenir les efforts et déplacements à partir d’un dimensionnement automatique et il pos sède une base de données des profils laminés, préformés et armés de tous les types possibles. Il calcule toute structure en réalisant toutes les vérifications exigées par la norme. Grâce à la génération des vues, vous pourrez travailler avec des fenêtres en 2D et en 3D de manière totalement interactive. Vous pourrez également obtenir le redimensionnement de la structure et son optimisation maximale. Les éléments peuvent être cotés sans introduction de coordonnées ni de mailles rigides.

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Structures 3D - Exemple pratique

1. Exemple pratique 1.1. Description

Surcharge de neige :

A titre d’exemple, nous allons réaliser le calcul et le dimensionnement d’un hangar industriel de 40 m de longueur et 20 m de largeur. Il possèdera 9 portiques espacés de 5 m entre eux avec une hauteur de faîtage de 10 m et de 8 m pour les latéraux. L’intérieur du hangar disposera d’un plancher pour bureaux situé à 4 m de hauteur. Le hangar possèdera une ouverture de 6 ×5 m du côté latéral gauche et deux autres, une de mêmes dimensions et une de 5×5m, du côté droit. La première chose à faire est de déterminer les hypothèses de charges agissant sur la structure.

• D’après l’EC1 partie 2-3 : Zone 1A.

1.2. Générateur de portiques Pour le dimensionnement des pannes en toiture et la génération des charges dans Structures 3D, on utilisera le programme Générateur de portiques de CYPE Ingenieros. Ouvrez le programme Générateur de portiques et créez un nouvel ouvrage que vous pouvez nommer ‘Hangar_01’. Dans la description, vous pouvez inscrire ‘Ouvrage de l’exemple’.

Charges permanentes : • Poids propre des pannes IPE • Matériau de couverture (Panneau sandwich de 80 mm et 0,24 kN/m2) • Poids propre du plancher de poutrelles en béton (25 + 5) : 3,7 kN/m 2

Fig. 1.1

• Revêtement : 1,2 kN/m2

Charges d’exploitation : • D’après le tableau 6.2 de la norme UNE-ENV 1991-2-1, la charge d’exploitation correspondant à une catégorie d’utilisation B (zones administratives) est de 2 kN/m 2

Action du vent : • D’après l’EC1 partie 2-4 : Zone 2

Nous allons ensuite compléter les champs de la fenêtre Données générales, dans laquelle nous indiquerons le nombre de travées que comporte le hangar, 8 dans notre cas, ainsi que la séparation entre eux (5 m) et le poids du matériau de couverture. Sélectionnez également l’option Avec fermetures latérales afin que toutes les charges de vent sur les murs soient générées dans CYPECAD. Le bardage étant constitué de panneaux de béton allégés, introduisez la valeur 0 dans Poids des cloisons afin de ne pas le prendre en compte.Indiquez également la norme avec laquelle vous voulez générer les charges de vent et de neige.

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Complétez ensuite les données de la boîte de dialogue de la neige. Les données générales du projet étant maintenant définies, nous allons passer à la géométrie du portique qui permettra ensuite de réaliser la sélection et le dimensionnement des pannes en couverture. Créez un portique à 2 pentes et complétez les données géométriques de ce dernier. Les cotes peuvent être modifiées en cliquant dessus. Pour cet exemple, laissez l’option de portique rigide sélectionnée dans le menu déroulant Type de couverture.

Fig. 1.2

Complétez les données de vent en sélectionnant la région 2, la catégorie IIIb, une orographie plane et en spécifiant les ouvertures des façades avec leur aire totale et leur hauteur maximale. Vous devez également indiquer si ces ouvertures seront ouvertes en permanence ou non ; dans le cas où elles peuvent être fermées, le programme génèrera deux nouvelles hypothèses pour chaque action de vent – une combinant la pression extérieure avec la pression interne maximale dans le cas où les ouvertures fermées sont sous le vent et une autre avec la succion maximale pour le cas où les ouvertures fermées sont au vent. Dans notre cas, nous sélectionnerons des ouvertures permanemment ouvertes. Fig. 1.4

Une fois la boîte de dialogue acceptée, le portique décrit apparaîtra à l’écran, pour le rectifier ou le modifier, cliquez dans le schéma du portique avec le bouton principal de la souris.

Fig. 1.3

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Fig. 1.7

Suivez le même procédé mais de l’autre côté. Les deux murs apparaissent sur l’écran.

Fig. 1.5

Les poteaux latéraux peuvent être étayés au flambement en introduisant des murs latéraux. Pour cela, cliquez en dehors du portique du côté où vous voulez ajouter le mur et sélectionnez l’option Mur latéral du menu apparaissant. Indiquez la hauteur du mur (8 m) et activez la case Etayer au flambage. La case Auto-équilibré doit rester désactivée afin que les charges de pression du vent soient transmises aux parois du hangar.

Fig. 1.6

Fig. 1.8

Nous allons maintenant passer au dimensionnement des pannes de la couverture, pour cela sélectionnez l’option Edition de pannes en toiture et latérales du menu Données de l’ouvrage et dans la fenêtre apparaissant, introduisez la limite de flèche à vérifier, le nombre de travées que couvre la panne et le type de fixation. Dans la partie type de profil, cliquez sur le profil et, dans le menu déroulant des matériaux, sélectionnez ‘Laminé’ comme série de profil ‘IPE’ et acceptez la fenêtre.

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Fig. 1.10

La première optimise le profil pour la séparation indiquée ; dans ce cas, le programme vérifiera tous les profils de la série sélectionnée pour la séparation sélectionnée entre les pannes. Avec la seconde option, ce sont les séparations entre les pannes qui sont optimisées pour le profil sélectionné.

Fig. 1.9

Une fois le profil type IPE pour les pannes en couverture sélectionné, vous disposez de trois options pour l’optimiser.

Pour finir, la dernière option optimise le profil et la séparation ; vous devez seulement introduire les séparations minimum et maximum à vérifier ainsi que l’augmentation de séparation pour chaque itération. Le résultat s’affichera sous forme de liste dans laquelle apparaîtra le profil, le poids surfacique des pannes et leur séparation, un signe d’interdiction indiquant celles ne convenant pas. Pour sélectionner un profil de la liste, vous devez double cliquer sur la ligne que vous désirez sélectionner qui se marquera en

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bleu et accepter la fenêtre afin que les données introduites soient incorporées à l’ouvrage. Lorsque vous réalisez cette sélection, vous devez vérifier que la séparation sélectionnée est valide pour le type de panneau sandwich avec lequel le projet va être exécuté.

Fig. 1.12 Fig. 1.11

1.3. Charges générées par le programme

Une fois les pannes de la couverture sélectionnées, vous pouvez exporter les données vers Structures 3D à partir de l’option Exporter à Structures 3D du menu Ouvrage. Vous devez sélectionner le type d’appui et définir si la génération de coefficients de flambement est destinée à des portiques déformables ou non. Dans notre cas, étant donné que nous allons introduire des croix de Saint-André, sélectionnez génération de flambement pour portiques bloqués (non déformables). Dans le cas où la norme de vent possède différentes zones en couverture, comme dans le cas de l’Eurocode, le regroupement de plans dans la génération n’est pas permis étant donné que des charges non symétriques dans le hangar peuvent amener des erreurs lors du groupement de plans avec différentes charges et pencher ainsi du côté de l’insécurité.

Le programme génère les hypothèses de Charge permanente, de Vent et de Neige.

Hypothèse de vent Dans le hangar, le vent peut souffler dans les quatre directions 0º, 90º, 180º et 270º.

Fig. 1.13

Cela signifie qu’il existera au minimum quatre hypothèses de vent. Comme la couverture du hangar de cet exemple

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forme un angle avec l’horizontale de 11,3º, nous voyons dans le tableau 7.4a de l’Eurocode EN 1991-1-4 que pour cette inclinaison, deux situations de charges sont générées en couverture, ce qui implique que les hypothèses de vent à 0º et à 180º sont dupliquées pour observer ces situations.

Fig. 1.15

Vous pouvez observer ci-après le calcul manuel des pressions générées automatiquement par le programme : D’après le tableau 4.1 de l’annexe nationale, nous avons les valeurs suivantes : Fig. 1.14. Légende applicable aux toitures à deux versants

z0 = 0,5 zmin = 6

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Nous pouvons donc calculer les valeurs suivantes : Pour la couverture, nous prendrons la hauteur maximale égale à z = 10 mètres. De même que précédemment, on obtient un coefficient d’exposition égal à 1,411.

Calcul du coefficient de pression extérieure Le tableau 7.1 donne les valeurs du coefficient de pression extérieure.

1.3.1. Calcul de la pression extérieure – Exemple pour l’hypothèse de vent à 0º en situation 1 : Calcul du coefficient d’exposition relatif à la pression extérieure Pour les paramètres verticaux, nous prendrons z égal à la hauteur maximale des murs, soit 8 mètres pour les murs latéraux et 10 mètres pour les murs des extrémités. • Pour z = 8 m :

• Pour z = 10 m :

Fig. 1.16

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Interpolons ces valeurs pour obtenir le C pi pour un élancement de 10/20 = 0,5.

1.3.2. Calcul de la pression intérieure – Exemple pour l’hypothèse de vent à 0º en situation 1 : Calcul du coefficient d’exposition relatif à la pression intérieure Comme valeur de z, nous prendrons la hauteur de l’ouverture la plus haute soit z = 6 m.

Calcul de la pression extérieure

Calcul du coefficient de pression intérieure La valeur du C pi est lue sur la figure 7.13 de l’EC1, pour un élancement de 10/20 = 0,5. Lorsque le vent souffle dans la direction 0º, la relation entre les ouvertures sous le vent et la totalité des ouvertures est de 0,35. Sur le graphique, on lit Cpi = 0,32.

Calcul de la pression intérieure

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Charges en couverture Interpolons les valeurs du tableau 7.4a pour obtenir le coefficient de pression extérieure en chaque zone de la couverture et pour chacune des deux situations.

Fig. 1.18

Fig. 1.17. Légende applicable aux toitures à deux versants

Les charges de pression extérieure (w e) et de pression intérieure (wi) détaillées ci-après pour chaque zone et pour chaque situation seront ensuite générées dans Structures 3D, où elles apparaîtront dans les hypothèses. Vous pourrez les visualiser et consulter leurs valeurs via le menu Charge.

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Pour déterminer les pressions de vent à 90º ou 270º, nous interpolerons les valeurs du tableau 7.4.b dans chacune des zones de pression en couverture.

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1.4. Structures 3D 1.4.1. Introduction de nœuds et de barres Lorsque vous acceptez la boite de dialogue, il vous est demandé un nom pour la structure dans Structures 3D. Une fois cette fenêtre validée, la structure générée apparaît avec ses charges dans le programme Structures 3D.

Fig. 1.19

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1.4.1.1. Cacher/Montrer plans Pour faciliter le travail avec le programme, il est recommandé de cacher les lignes de référence. Pour cela, vous devez réaliser deux opérations :

Fig. 1.20

1. Avec l’option Montrer/Cacher plans du menu Plans, sélectionnez Effacer puis, après avoir accepté le dialogue, sélectionnez tous les nœuds dont vous voulez désactiver la vision des lignes de référence et pour finir cliquez droit afin de valider la sélection. Si vous voulez par la suite réactiver les lignes de référence des plans, suivez le même procédé mais en sélectionnant Montrer. 2. Désactivez l’option Montrer/Cacher nouveaux plans de façon à ne pas visualiser les plans associés au nouveaux nœuds que vous introduirez.

1.4.1.2. Introduction de barres et cotation Nous allons introduire les barres qui soutiennent le plancher intérieur du hangar et les poteaux de la façade du mur pignon. Pour cela, sélectionnez l’option Nouvelle du menu Barre, cliquez sur les points définissant les poteaux de façade qui sont séparés de 5 m. Il y a deux façons de réaliser cette opération : la première est d’introduire le nœud initial avec l’option Nouveau du menu Nœud puis d’utiliser l’option Cotes du menu Plans pour le placer avec exactitude ; la seconde consiste à spécifier au programme qu’il demande la cote à chaque introduction d’une barre ou d’un nœud sur une barre.

Fig. 1.21

2. Avec l’option Nouveau du menu Nœud, introduisez les trois nœuds en capturant la ligne de référence du nœud inférieur gauche. N’oubliez pas que pour réaliser cette option, vous devez avoir activé les options Plus proche et Intersection de l’option Références aux objets présente dans la partie supérieure du menu.

Réalisons cette étape : 1. Activez les plans des nœuds qui servent d’appui, dans notre cas l’appui inférieur gauche et le nœud de faîtage du mur pignon. Fig. 1.22

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Fig. 1.23


Nous allons introduire le premier point entre les deux lignes de référence de l’appui et du faîtage et le second en capturant l’intersection de la ligne de référence du nœud de faîtage avec celle de l’appui gauche et pour finir entre les lignes de faîtage et l’appui droit. Pour les placer exactement, utilisez l’option Ajouter de l’option Cote du menu Plans et introduisez la valeur de la cote à attribuer, dans notre cas 5 m. Ensuite sélectionnez les lignes de référence du nœud de l’appui et le premier des nœuds que vous venez d’introduire puis pour coter le nœud suivant, sélectionnez de nouveau le premier nouveau nœud introduit puis le second et ainsi de suite jusqu’à ce qu’ils soient tous cotés.

L’autre moyen d’introduire les nœuds consiste à sélectionner l’option Configuration des captures et à activer Editer la cotation dans l’onglet Cotation. De cette façon, le programme demandera la valeur de la cote chaque fois que vous introduirez une barre ou des nœuds sur des barres.

Fig. 1.28

Une fois les nœuds positionnés, élevez les poteaux depuis ces nœuds avec l’option Nouvelle du menu Barre. Pour faciliter l’opération, il est préférable de sélectionner une vue 2D du plan contenant le mur pignon. Fig. 1.25

Fig. 1.26

1.4.1.2.1. Création de nouvelles vues Pour la création de fenêtres avec de nouvelles vues de la structure, vous devez employer l’option Ouvrir Nouvelle du menu Fenêtre. Choisissez la Vue 2D et sélectionnez trois nœuds non alignés contenus dans le plan dans lequel vous désirez travailler. Lorsque l’on déplace le curseur dans la fenêtre de la vue 2D, ce plan de travail s’assombrit dans la fenêtre de la vue 3D.

Fig. 1.27

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Fig. 1.30

Fig. 1.29

Dans la vue 2D, commencez à lever les barres partant des nœuds introduits précédemment jusqu’au linteau. Pour cela, approchez-vous du nœud jusqu’à ce qu’il devienne bleu ciel (élément capturé), cliquez gauche avec la souris et approchez le curseur de l’intersection du nœud avec la barre du linteau jusqu’à ce que le symbole de capture d’intersection apparaisse puis cliquez de nouveau gauche avec la souris pour terminer l’introduction. Pour finir, cliquez droit afin de pouvoir sélectionner un autre nœud origine de la barre suivante. Si vous ne cliquez pas droit, l’introduction de la nouvelle barre se fera depuis le nouveau nœud sélectionné.

Répétez ce processus dans les deux murs pignons jusqu’à avoir introduit tous les poteaux des deux murs.

Fig. 1.31

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Passons maintenant à l’introduction de la poutre sur laquelle s’appuie le plancher. Pour cela, revenez à la vue 2D de mur pignon en cliquant sur le menu Fenêtre et en sélectionnant cette vue. Avec l’option Nouvelle du menu Barre activée, positionnez le curseur sur le poteau gauche du portique.

1.4.1.2.2. Pièces Lors de l’introduction des barres, il est également important d’introduire celles qui seront réellement exécutées dans l’ouvrage, c’est-à-dire que si la poutre du plancher doit être construite d’une seule pièce de 20 m s’appuyant sur les poteaux intermédiaires, il faut introduire la barre directement entre les deux poteaux extrêmes afin que le programme considère toute cette barre comme une seule pièce lorsque vous la décrirez, lui attribuerez des coefficients d’encastrement, etc. Si, au contraire, cette poutre se compose en réalité de 4 poutres de 5 m, vous devez introduire 4 barres de poteau à poteau. Si une pièce est introduite par erreur alors que vous vouliez introduire des barres indépendantes, vous pouvez employer l’option Créer Pièce du menu Barre en sélectionnant les nœuds initial et final d’une des barres composant la pièce créée par erreur et en validant la nouvelle pièce en cliquant droit avec la souris. Le programme séparera automatiquement la pièce originale en quatre pièces/barres indépendantes les unes des autres.

Fig. 1.32

Fig. 1.33

Introduisez comme valeur 4 m, le premier nœud sera introduit. Maintenant approchez le curseur du poteau droit du portique et, en capturant l’intersection de la ligne de référence du nœud précédent avec le poteau droit, introduisez le dernier nœud. Lorsque vous introduisez une barre qui en coupe d’autres, il est important que l’option ‘Générer nœuds aux points de coupe’ du menu ‘Barre’ soit activée, car dans le cas contraire le programme considérera que la barre introduite ne touche pas les poteaux intermédiaires.

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Fig. 1.34

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Revenez ensuite à une vue 3D en la sélectionnant dans le menu Fenêtre. Créez une nouvelle vue du second portique pour terminer la définition de la zone du plancher. Introduisez la poutre à quatre mètres de hauteur depuis le poteau gauche jusqu’au droit.

Introduisez maintenant les trois poteaux jusqu’à la poutre introduite.

Fig. 1.36

Fig. 1.35

Travaillez de nouveau en Vue 3D pour l’introduction des barres reliant transversalement les poutres du plancher au mur pignon.

Fig. 1.37

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Suivez le même procédé pour relier la couverture aux deux murs pignons avec son portique intérieur le plus proche.

Fig. 1.39

Pour finir, introduisez les poutres formées par les ouvertures des portiques latéraux à 6 m au-dessus du sol pour les ouvertures de 6 m ×5 m et à 5 m pour l’ouverture de 5 m×5 m ainsi que les poutres qui étayent la tête des poteaux.

Fig. 1.38

1.4.1.2.3. Tirants Introduisons maintenant les croix de Saint-André reliant les portiques extrêmes. Pour cela, pensez à désactiver l’option Générer nœuds aux points de coupe du menu Barre. En effet nous voulons générer des barres totalement indépendantes entre elles.

Fig. 1.40

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1.4.2. Description des nœuds et des barres Une fois les barres introduites, passez à la description des appuis (liaisons extérieures) des nouveaux poteaux, les autres étant déjà décrits par le Générateur de portiques. Pour cela, utilisez l’option Liaison extérieure du menu Nœud, sélectionnez un à un ou en utilisant une fenêtre de capture tous les nœuds dont la liaison extérieure doit être décrite puis cliquez droit pour ouvrir la boite de dialogue Liaison extérieure dans laquelle vous sélectionnerez l’encastrement.

Fig. 1.42

Sélectionnez les profils en Acier Laminé puis cliquez sur le bouton Profil pour sélectionner un IPE-300.

Fig. 1.41

L’étape suivante consiste à décrire le type de profil et de matériau à attribuer aux barres. Pour cela, utilisez l’option Décrire Profil du menu Barre. Pour commencer, sélectionnez les poteaux des portiques puis cliquez doit pour sélectionner le type de profil. Fig. 1.43

De la même façon, décrivez les linteaux comme IPE-300, les portiques centraux et les poutres des planchers comme IPE-240, les poteaux intérieurs comme IPE-220 et les poutres d’entretoisement comme IPE-160. Pour finir, sélectionnez les croix de Saint-André et cliquez, dans l’option de description des barres sur Tirant. Cette option est valide chaque fois que les barres sélectionnées vérifient les conditions suivantes :

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• Les barres décrites comme ‘tirant’ appartiennent à un raidissement en forme de croix de Saint-André encadrée sur ses quatre côtés, ou seulement trois si le raidissement arrive à deux appuis extérieurs.

Activez l’option Décrire position du menu Barre, sélectionnez les poteaux des murs puis cliquez droit et sélectionnez Angle de rotation dans l’option rotation à 90º.

• Le programme considère que ces barres travaillent uniquement en traction et ne permet donc pas l’attribution de coefficient de flambement ou d’encastrement. • Il est impossible d’introduire des charges sur ces barres. Dans notre exemple, les tirants seront définis comme ø16. Pour différencier ces barres du reste, le programme les dessine en bleu.

Fig. 1.45

1.4.4. Groupement de barres égales Etant donné que les charges de vent, dû au fait que les ouvertures du hangar ne sont pas symétriques, donnent pour résultat des charges et des pressions non symétriques, le dimensionnement des barres après le calcul peut ne pas être symétrique. Pour éviter cela, vous devez utiliser l’option Grouper du menu Barre.

Fig. 1.44

1.4.3. Description des profils L’étape suivante est la description de la disposition des barres, c’est-à-dire que vous devez décrire l’angle et le nivellement corrects que possédera l’ouvrage. Commencez par les poteaux intermédiaires des murs pignons.

Sélectionnez tous les poteaux IPE-300 des portiques et cliquez doit pour valider le groupement.

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1.4.5. Attribution du matériau Une fois les barres décrites, passons à la description du matériau de celles-ci. Pour cela, utilisez l’option Décrire matériau du menu Barre. Ouvrez une fenêtre de capture pour capturer toutes les barres de la structure, cliquez droit et sélectionnez le matériau Fe-430.

Fig. 1.46

De cette façon, les poteaux seront groupés et lorsque vous réaliserez une action sur l’un d’entre eux, elle se reflétera sur tous les autres. Répétez le même procédé pour les poutres IPE-300 des portiques. Groupez également les poteaux IPE-240 du mur pignon ainsi que les poutres IPE-240 et les poteaux IPE220 du plancher des bureaux et les poutres IPE-160 d’entretoisement entre les portiques.

Fig. 1.47

1.4.6. Coefficients d’encastrement L’étape suivante consiste à articuler les extrémités des barres d’entretoisement entre les portiques. Pour cela, utilisez l’option Articuler extrémités du menu Barre. Après avoir sélectionné l’option, cliquez sur les barres à articuler. Si vous cliquez au milieu, les deux extrémités seront articulées. Sinon, seule l’extrémité la plus proche du point où vous avez cliqué sera articulée. L’articulation se visualise par la présence d’un rond plein bleu à l’extrémité de la barre. Pour la désarticuler, cliquez à nouveau dessus.

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charge. Pour cela, dans la boite de dialogue des actions, cliquez sur le bouton Hypothèses additionnelles puis sur celui permettant d’éditer les hypothèses de Surcharge et ajoutez une nouvelle charge d’exploitation.

Fig. 1.48

Les poutres du plancher qui s’unissent à l’aile des poteaux sont également articulées, les poutres des extrémités du portique du mur pignon qui contient le plancher seront encastrées aux poteaux extérieurs et articulées aux intérieurs.

1.4.7. Hypothèses de charges La géométrie étant décrite, nous allons maintenant compléter les hypothèses de charges des charges manquantes afin de les ajouter à celles déjà décrites dans le générateur de portiques.

1.4.7.1. Ajouter des hypothèses de charge Pour ajouter ou modifier les hypothèses, vous devez utiliser l’option Actions du menu Ouvrage. Le Générateur de portiques a déjà généré une hypothèse de Charge permanente, 6 hypothèses de vent et 1 de neige. Comme dans notre exemple, nous avons ajouté un plancher pour bureaux, vous devez créer une nouvelle hypothèse de Sur-

Fig. 1.49

1.4.7.2. Charges du plancher Une fois l’hypothèse de charge d’exploitation créée, vous pouvez passez à l’introduction des charges de cette hypothèse dans le menu Charge. Dans Hypothèse vue, sélectionnez la charge d’exploitation en laissant la case Voir toutes désactivée. Utilisez ensuite l’option Introduire planchers du menu Charge. Une fois cette option sélectionnée, vous verrez apparaître les surfaces enveloppes de la structure créées par le Générateur de portiques. Pour introduire le plancher, sélectionnez tous les points formant la polygonale du plancher puis cliquez sur le bouton droit de la souris et choisissez la direction de répartition des charges appliquées au plancher. Pour cet exemple, sélectionnez la direction parallèle à la longueur du hangar.

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Cliquez sur Accepter. La répartition des charges effectuée par le programme peut être consultée. Par exemple, si vous sélectionnez l’hypothèse de surcharge dans l’option Hypothèse Vue du menu Charge, vous verrez les charges générées sur les barres pour cette hypothèse.

Fig. 1.50

Une fois la direction de répartition des charges indiquée, cliquez sur le bouton droit de la souris pour ouvrir une fenêtre dans laquelle vous pourrez introduire les charges associées à ce plancher. Fig. 1.52

Ajoutez les charges suivantes en les associant à l’hypothèse correspondante : Ajoutez tout d’abord une charge associée à l’hypothèse de charge permanente correspondant au poids propre du plancher dont la valeur est de 3,7 kN/m 2. Ajoutez ensuite une charge permanente de 1,2 kN/m 2 pour son revêtement. Pour finir, introduisez une charge d’exploitation de 2 kN/m 2.

Fig. 1.51

1.4.7.3. Charges de vent Vous pouvez consulter les charges superficielles générées par le programme pour chacune des hypothèses de vent. Pour cela, sélectionnez l’hypothèse correspondante dans l’option Hypothèse vue de menu Charge. Pour cet exemple, activez l’hypothèse « 0 degrés. Pression extérieure type 1 ». Vous verrez apparaître les charges générées sur les barres automatiquement. Si vous désirez consulter les charges superficielles produites par le Générateur de portiques, vous devez activer l’option Editer charges surfaciques du menu Charges. Pour chaque plancher introduit, le programme générera séparément les charges surfaciques correspondant à la pression extérieure et celles correspondant à la pression intérieure.

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Fig. 1.53

Fig. 1.54

1.4.8. Flambement Une fois les états de charge du hangar complétés, vous devez définir les coefficients de flambement des barres que vous avez introduites dans le programme, les coefficients de flambement de celles ayant été générées par le Générateur de portiques étant déjà définis. Pour l’attribution des coefficients de flambement, sélectionnez l’option Flambement du menu Barre et sélectionnez pour commencer les poutres IPE-160 qui étayent les portiques. Comme la structure possède des pannes IPE-120 espacées de 1400 mm unies aux panneaux et à la couverture de façon rigide et que des plaques de béton de 150 mm d’épaisseur seront utilisées comme cloisons, on peut considérer que ces barres ne flamberont pas. En effet, pour que cela arrive, il faudrait que toute la structure entre en charge. Dans ces poutres, nous introduirons donc un coefficient de flambement β de valeur 0 dans le plan XY et nous laisserons la valeur 1 dans l’autre plan.

Pour les poutres IPE-200 unissant les deux portiques supportant le plancher des bureaux, nous ferons exactement la même chose que dans le cas précédent, étant donné que le plancher empêche le flambement du profil dans le plan XY du profil. Pour les poteaux IPE-220 supportant le portique intérieur du plancher, nous considérerons un β=0,7 encastré à sa base et articulé en tête dans les deux plans. Pour finir, les poteaux IPE-240 des deux murs pignons empêcheront le flambement dans le plan XY du fait de la paroi latérale incorporée avec eux.

1.4.9. Déversement Dans les linteaux des portiques centraux du hangar, pour éviter que les hypothèses de succion du vent sur la couverture ne provoquent le déversement de l’aile inférieure, nous devons placer dans le projet des contrefiches étayant l’aile inférieure face à ce phénomène. Pour cela, sélectionnez

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l’option Déversement du menu Barre et sélectionnez les poutres IPE-300 qui forment la couverture. Cliquez droit avec la souris pour éditer les coefficients de déversement des barres sélectionnées. Dans les ailes inférieures de celles-ci, placer une contrefiche toutes les 4 pannes en prenant une longueur libre de flambement de L b = 4,2 m.

Fig. 1.56

1.4.10.1. Dimensionnement des tirants Voir mémoire de calcul. Fig. 1.55

1.4.10.2. Dimensionnement des unions Pour les poteaux IPE-300 des portiques centraux, introduisez le déversement étayé.

1.4.10. Calcul et dimensionnement de la structure Une fois toutes les étapes précédentes réalisées, vous pouvez calculer la structure et commencer la phase de dimensionnement. Pour cela, sélectionnez l’option Calculer du menu Calcul. Vous verrez apparaître une fenêtre permettant de choisir une des options suivantes : Ne pas dimensionner les profils, Dimensionnement rapide des profils et Dimensionnement optimal des profils. Pour cet exemple, sélectionner Ne pas dimensionner les profils.

Voir mémoire de calcul.

1.4.10.3. Vérification des barres Après le processus de calcul, nous sélectionnerons l’option Vérifier les barres du menu Calcul pour voir si le prédimensionnement initial est valide ou si, au contraire, des barres doivent être modifiées ou recalculées. En sélectionnant cette option, toutes les barres ne convenant pas pour l’état d’hypothèse des charges actuelles se dessineront en rouge. En cliquant sur une des poutres IPE300 des portiques centraux, apparaît un dialogue dans le-

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quel sont indiqués les profils vérifiant la série du profil et où est surligné en bleu celui actuellement placé dans l’ouvrage. Pour modifier le profil, il suffit de double-cliquer sur la ligne du nouveau profil que vous souhaitez placer et qui se surlignera immédiatement en bleu. Dans notre cas, nous n’allons pour le moment modifier aucun profil étant donné que le suivant vérifiant toutes les conditions est le IPE-330. Dans des cas semblables, il est recommandé de revoir l’état de contrainte de la barre, pour pouvoir choisir entre changer avec un profil supérieur ou ajouter des goussets à la poutre au niveau de sa liaison avec le poteau.

Comme vous pouvez le voir, dans la zone d’encastrement avec le poteau, le coefficient d’utilisation est supérieur à l’unité. Pour connaître la valeur de celui-ci, activez la case ‘Voir valeurs maximales et minimales’. Vous verrez alors que le coefficient d’utilisation de la barre est de 1,13 et excède donc de 13% la résistance du profil.

Fig. 1.58

Fig. 1.57

1.4.10.4. Consultation des efforts et des contraintes Activez l’option Enveloppes du menu Calcul, sélectionnez la partie Contrainte/Util. (Cont.) en maintenant sélectionné Seulement barres sélectionnées. Cliquez sur la poutre que vous aviez sélectionnée précédemment avec l’option Vérifier Barres, vous verrez apparaître dans le plan XZ de la barre le diagramme d’état de contrainte de la barre, les zones du graphique où la contrainte est convenable se dessinant en vert et les autres en rouge.

La façon de faire dans de tels cas dépendra des solutions pratiques auxquelles le technicien est habitué. Dans notre cas, nous changerons chaque profil pour un IPE-330 et recalculerons l’ouvrage en vérifiant de nouveau que toutes les barres de la structure conviennent.

1.4.11. Plaques d’ancrage Les profils du hangar étant ajustés, nous allons passer à l’introduction des plaques d’ancrage pour un futur dimensionnement. Sélectionnez l’option Générer du menu Plaques d’ancrage et, une fois les plaques générées dans le projet, utilisez l’option Dimensionner du même menu pour réaliser leur dimensionnement.

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égales à celle-ci se coloreront en marron et les autres en jaune. Ensuite, cliquez parmi les plaques en jaune sur celles que vous souhaitez égaliser. Une fois l’égalisation terminée, cliquez droit pour la valider. Les plaques ne convenant pas se dessineront en rouge.

1.4.12. Fondation 1.4.12.1. Introduction des semelles Une fois les plaques d’ancrage dimensionnées, vous pouvez passer à l’onglet Fondation pour la définition de celleci. Lorsque vous entrez dans cet onglet, vous observerez une projection de tous les profils des barres dont les nœuds ont été définis comme liaison extérieure, les plaques d’ancrage apparaissant si vous les avez définies précédemment.

Fig. 1.59

Avec l’option Editer, vous pouvez consulter et modifier les résultats du dimensionnement.

Fig. 1.60

Avec l’option Egaliser, vous pouvez grouper toutes les plaques d’ancrage des poteaux des portiques principaux suivant un même type, celles des poteaux des murs pignons d’un autre type et celles des poteaux du portique du plancher en un autre encore. Pour utiliser cette option, sélectionnez premièrement la plaque que vous désirez comme plaque type pour l’égalisation. Toutes les plaques

Fig. 1.61

Pour introduire les semelles et les longrines de redressement, utilisez l’option Nouveau du menu Elément de fondation.

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1.4.12.2. Introduction des longrines de liaison Fig. 1.62

Utilisez l’option Semelle en béton armé et, dans la fenêtre suivante, sélectionnez la troisième option en partant de la gauche Semelle rectangulaire excentrée.

Les semelles étant introduites, nous allons passer à l’introduction des longrines en utilisant l’option Longrine automatique et en cliquant sur l’amorce d’une semelle puis sur une seconde.

Fig. 1.63

Lorsque vous acceptez cette fenêtre, le curseur prend la forme d’une semelle et, suivant sa position autour du poteau, il se changera en une semelle en coin, mitoyenne ou centrée. Pour cet exemple, cliquez en positionnant le curseur au centre de chaque plaque d’ancrage, de manière à introduire des semelles centrées. Fig. 1.65

1.4.12.3. Définition des données précédant le dimensionnement Une fois la géométrie de la fondation du hangar introduite, vous devez introduire, dans l’option Données générales du menu Ouvrage, la contrainte admissible du terrain, le type de béton et d’acier de la fondation.

Fig. 1.64

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Pour finir, lorsque vous dimensionnez la fondation d’un hangar industriel, le problème principal réside, non pas sur les contraintes transmises au sol, mais sur le poids de l’élément en lui-même. En effet, du fait de la succion à laquelle sont soumis les hangars lors de l’action du vent et des faibles charges descendant des poteaux, il peut se produire un décollement des semelles, ce qui conduit à un surdimensionnement des semelles.

Fig. 1. 66

Avant le calcul, vous devez également définir, dans la partie Options des poutres de liaison du menu Ouvrage, la surcharge de compactage due à la cloison qui s’appuie sur elles. Dans notre exemple, le poids de la plaque de béton est de 2,7 kN/m2. Vous devez donc introduire une surcharge de compactage de :

De ce fait, il est préférable, pour ce type de fondations, de partir de grandes épaisseurs. Introduisez donc dans Options des semelles isolées une épaisseur minimale de 50 cm. Il est également recommandé, pour éviter ce phénomène, de revenir à la structure et d’introduire la charge transmise par les longrines de redressement aux semelles, c’est-à-dire d’introduire à l’amorce de chaque poteau de façade une charge ponctuelle dans l’hypothèse de charge permanente, de sens contraire à l’axe Z et de valeur égale au poids des cloisons que supportent les longrines reliant les semelles puis de recalculer l’ouvrage.

Fig. 1.68

Fig. 1.67

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1.4.12.4. Dimensionnement et vérification de la fondation Une fois les étapes précédentes réalisées, nous pouvons dimensionner la fondation en cliquant sur l’option Dimensionner du menu Calcul. Après le calcul, les éléments possédant des erreurs de dimensionnement apparaissent en rouge. En déplaçant le curseur sur une semelle ou une longrine de l’ouvrage, apparaît un cadre informatif dans lequel sont indiquées les données de calcul de la semelle (dimensions, armature, contrainte et efforts) ou le type de longrine.

1.4.12.5. Egalisation Dans les semelles, de même que vous l’avez fait avec les plaques d’ancrage, vous devez égaliser la fondation pour obtenir un résultat plus homogène des semelles. Pour cela, utilisez l’option Egaliser du menu Eléments de fondation. Une fois cette option activée, sélectionnez la semelle type (amorce N18). La semelle sélectionnée et toutes celles qui lui sont égales se dessinent en marron tandis que celles qui sont différentes se dessinent en jaune. Vous devez cliquer sur les semelles à égaliser (N6, N8, N11, N13, N16, N21, N23, N26, N28, N31 et N33) puis cliquez droit pour valider l’égalisation. Suivez les mêmes étapes pour égaliser les semelles des amorces (N3, N1) et (N36, N38, N41, N43) qui correspondent à celles extérieures du mur pignon de derrière et aux quatre extérieures des portiques contenant le poteau.

Fig. 1.69

Le programme permet l’édition, la vérification et le dimensionnement, élément par élément, via l’option Editer du menu Eléments de fondation.

Fig. 1.70

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Dans notre cas, nous choisirons un plan de la Structure 3D dans lequel nous choisirons de visualiser l’axe du profil, les cotes, le type de profil et la référence des unions.

1.4.13. Sortie des résultats 1.4.13.1. Plans Une fois la structure et sa fondation dimensionnée, vous pouvez obtenir les plans du projet. Pour dessiner les plans, cliquez sur l’icône de l’onglet Fondation ou de l’onglet Structure. La fenêtre Sélection des plans apparaîtra.

Ajoutez trois nouveaux plans en sélectionnant, pour l’un Unions, pour un autre le plan de Fondation et pour le dernier le plan de Piquetage de la fondation. Sélectionnez le périphérique sur lequel vous désirez sortir les plans puis imprimez-les.

Fig. 1.71

Dans cette fenêtre, ajoutez les plans du projet que vous désirez dessiner en cliquant sur le bouton , le type de plan étant sélectionné dans le dialogue Edition du plan.

Fig. 1.73

1.4.13.2. Listes 1.4.13.2.1. Liste de la structure Dans le programme, vous disposez de deux options pour réaliser la liste de la structure : une permettant d’obtenir la liste de l’ensemble des éléments et l’autre une liste des éléments sélectionnés précédemment. Fig. 1.72

Liste de toute la structure L’option pour obtenir la liste de toute la structure se trouve à gauche de l’option des plans . En la sélectionnant,

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vous ouvrez une fenêtre dans laquelle apparaît un schéma en forme d’arbre présentant une case à chacune de ses ramures. En activant une de ces cases et en acceptant le dialogue, vous générerez la liste correspondante.

Fig. 1.74

Liste d’une sélection d’éléments Cette option est disponible dans le menu Ouvrage. Une fois activée, vous pouvez sélectionner les barres ou les nœuds que vous voulez voir apparaître dans la liste. Cliquez ensuite sur le bouton droit de la souris pour valider la sélection et faire apparaître la fenêtre dans laquelle vous pouvez sélectionner les chapitres et les paragraphes à lister.

Liste de fondation Pour réaliser la liste de fondation, vous devez vous trouver dans l’onglet Fondation et sélectionner l’icône .

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Structures 3D - Exemple CYPE

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