Logiciel de vérification d’une barre comprimée et fléchie selon l’ Eurocode 3 et l’ Eurocode 4
Version 3.00 – nouvelles fonctionnalités :
– Nouvelle base de données des profilés et des aciers d’ArcelorMittal (v 2021_04).
A3C permet de vérifier la résistance d’une barre comprimée et fléchie selon les règles de l’ Eurocode 3 pour les éléments en acier et selon l’ Eurocode 4 pour les poteaux mixtes. Il couvre les barres en acier à section constante en I (ou H), profilés laminés ou Profilés Reconstitués par Soudage (PRS) à section doublement symétrique et les poteaux mixtes partiellement ou totalement enrobés de béton.
Sont également traitées les barres en acier qui disposent de maintiens latéraux intermédiaires sur une seule semelle. Dans ce cas, la vérification de la stabilité est effectuée selon la méthode générale Eurocode 3 – EN 1993-1-1 §6.3.4, avec le calcul du coefficient d’instabilité élastique à l’aide du module LTBeamN totalement intégré dans le logiciel A3C.
Outre les calculs de vérification à froid, le logiciel permet également de vérifier la résistance au feu normalisé de ces éléments. Différentes options de calcul au feu sont disponibles.
Pour les barres en acier à section en I ou H, A3C permet de calculer la durée de résistance au feu sans protection au feu rapportée ou avec une épaisseur donnée d’un matériau de protection, ainsi que l’épaisseur de protection nécessaire pour un degré de résistance au feu donné.
Pour les poteaux mixtes (à l’exception des poteaux mixtes circulaires sans profil creux) A3C permet de déterminer soit la durée de résistance au feu en fonction des caractéristiques du poteau, soit l’épaisseur de protection nécessaire pour un degré de résistance au feu donné.
Options de calcul selon les Eurocodes : choix entre différentes méthodes, option « Annexe Nationale française », critères ELS, calcul au feu, etc.
Avec A3C il est possible de sélectionner des profilés dans une base de données. Les calculs permettent d’identifier les profils qui satisfont tous les critères de vérification.
La note de calcul éditée par le logiciel comprend l’ensemble des données définies par l’utilisateur et les principaux résultats (trois niveaux de détails : synthèse, résultats intermédiaires et résultats détaillés).
A3C a été développé par le CTICM en collaboration avec ArcelorMittal.
Le logiciel ABCPMX permet le calcul d’une poutre de plancher suivant la NF EN 1993-1-1 (poutre non mixte) ou suivant la NF EN 1994-1-1 (poutre mixte). Il couvre les poutres mixtes avec profilés laminés ou avec sections reconstituées par soudage. Il est aussi possible de traiter les poutres avec un enrobage partiel.
Les poutres reposent sur deux appuis simples, et elles peuvent comprendre une partie en console à chacune de leurs extrémités. Les analyses sont effectuées par éléments finis. Il est possible de prendre en compte le maintien par un bac en acier en phase de construction.
ABCPMX gère un projet dans lequel il est possible de définir une ou plusieurs poutres, éventuellement de type différent. Une note de calcul peut être éditée pour chacune des poutres indépendamment ou pour le projet dans son ensemble.
Le paquet d’installation comprend le Descriptif Technique ainsi que le Manuel de Validation.
La première version V1.0 ne traite que des poutres en situations normales et en phase de construction. Des versions ultérieures permettront de traiter le calcul en situation d’incendie (version attendue fin 2025) et le calcul des poutres de planchers minces (2026).
Logiciel de predimensionnement de ponts mixtes (Eurocode 3 et 4, Annexes nationales française, allemande et italienne)
ACOBRI est un logiciel développé par le CTICM pour le compte d’ArcelorMittal, pour le pré-dimensionnement des ouvrages d’art avec tablier mixte acier – béton. Il est conçu spécialement pour la vérification des poutrelles laminées à haute performance comme poutres principales dans les ponts-routes, les ponts-rails et les passerelles piétons. Au stade de l’avant-projet, ce logiciel est un outil rapide et efficace pour concevoir et analyser une solution mixte compétitive.
Le logiciel traite différents types de poutres de pont mixte :
– Ouvrage à poutrelles enrobées,
– Ouvrage à type poutre sous voie (poutrelles en I ou jumelées à caisson) avec dalle mixte collaborant coulés sur place, avec prédelle non collaborant ou à dalle partiellement préfabriqués type VFT,
– Ouvrage Preco avec âme encastrée dans la dalle par découpe CL.
Les calculs comprennent :
– La détermination automatique des actions (charges permanentes, surcharges, convois…)
– Le calcul des sollicitations à partir d’un modèle de type gril de poutres
– Les vérifications pour les différentes combinaisons d’actions aux Etats Limites Ultimes, aux Etats Limites de Service et aux Etats Limites de Fatigue
– Une estimation forfaitaire de la densité de connecteurs, le cas échéant
– Une estimation simplifiée du parachèvement
Ces calculs sont effectués selon les Eurocodes (règles générales, Annexes Nationales française, allemande ou italienne).
Les charges de trafic sont déterminées automatiquement à partir d’une modélisation par éléments finis en fonction des règles de calcul préalablement sélectionnées par l’utilisateur. Il est possible de définir des convois exceptionnels pour les ponts-routes.
Les vérifications visent, entre autres :
– La résistance en flexion des sections
– La résistance à l’effort tranchant
– La résistance au voilement de l’âme
– Les flèches et les rotations
– La fréquence propre du mode fondamental de vibration
ACOBRI fonctionne dans un mode de vérification à partir de profilés laminés imposés par l’utilisateur.
Le domaine d’application du logiciel couvre des ponts jusqu’à 10 travées, 10 files de poutres (30 pour les ponts à poutrelles enrobées) et des portées jusqu’à 50 mètres. L’interface graphique conviviale et intuitive permet à l’utilisateur de saisir et modifier facilement les données. Le programme dispose d’un post-processeur puissant qui offre de multiples possibilités d’édition de résultats et de représentations graphiques : modélisation, diagrammes d’efforts, lignes d’influence, déformée du tablier, répartition de la connexion… Ce module est un outil pratique qui permet une analyse critique des résultats obtenus.
Une note de calculs peut être éditée avec de nombreuses options de résultats.
La version V5.09 ajoute le calcul inélastique de la connexion et une option pour considérer une articulation entre la dalle et les poutres dans le modèle éléments finis.
Contacts
Développement du logiciel :
CTICM: Pierre Olivier MARTIN, +33 1 60 13 83 69, pomartin@cticm.com
ArcelorMittal: Mike TIBOLT, +352 5313 2719, mike.tibolt@arcelormittal.com
Assistance technique ArcelorMittal – Ouvrage d’Art hors Profilés
France: Cédric PULVÉRIN, +33 5 57 92 09 11
Luxemburg (Headquarters): Dennis RADEMACHER, +352 5313 3093 sections.sales@arcelormittal.com
Le phénomène d’accumulation d’eau sur les toitures légères à faible pente (≤ 5 %) est l’une des causes de sinistres parmi les plus récurrentes. Ce phénomène se produit généralement sur les toitures à faible pente en cas d’averses ou d’engorgement des évacuations. Sous la charge d’eau, les poutres supportant la couverture se déforment et une poche se produit. La charge d’eau s’accumule et engendre donc plus de déformation, qui à son tour augmente l’accumulation d’eau, etc. Pour les toitures « flexibles », un effondrement peut se produire si l’évacuation d’eau est moins rapide que l’accumulation. L’importance de ce phénomène et de ses effets est soulignée mais pas ou mal traitée dans les règles françaises et les Eurocodes.
Pour aider le praticien à appréhender ce phénomène, à mieux en maîtriser les conséquences et à prendre les dispositions qui s’imposent, le CTICM met à disposition l’application ACUDO en téléchargement libre. Cette application EXCEL permet de prendre en compte l’effet du phénomène d’accumulation d’eau dans une noue de toiture de bâtiment en déterminant, par un processus itératif, l’état final du système étudié.
Cette application est une évolution de celle qui a été utilisée dans le cadre d’une étude publiée dans la Revue Construction Métallique n°1-2010 (CTICM) : « Effet de l’accumulation d’eau dans les noues horizontales de toitures à versants symétriques de faible pente » (TM. Nguyen, Y. Galéa, M. Lukić). Vous pourrez acheter cet article dans notre Centre de Ressources.
Le système étudié est soumis à un chargement qui résulte d’une combinaison d’actions (généralement aux Etats Limites Ultimes). Ce chargement résultant est caractérisé par une charge surfacique uniforme et répartie sur tout le versant de toiture (charges permanentes, neige, …), une charge surfacique répartie sur une aire rectangulaire donnée (accumulation de neige, entretien, …) et, bien sûr, une charge initiale d’eau, définie par la hauteur maximale au-dessus de la toiture supposée non déformée (niveau du trop-plein ou du bord de toiture, niveau stationnaire compte tenu du débit d’évacuation des descentes d’eau, …).
L’utilitaire vise à apporter une aide au predimensionnement des poutres de chemins de roulement de ponts roulants posés. En ce sens, il s’intéresse principalement à la poutre de charge, c’est à dire la poutre qui supporte les galets du pont roulant et qui est soumise aux actions de celui-ci.
L’utilitaire fournit les éléments d’appréciation suivants, au choix de l’utilisateur :
• Les valeurs des contraintes en différents points de la section (évaluation de la contrainte de comparaison – critère de Von Mises),
• Les valeurs de flèches verticales et horizontales,
• Une vérification vis-à-vis de la stabilité (déversement) des poutres fléchies,
• Une vérification vis-à-vis du voilement des âmes des poutres,
• Une vérification vis-à-vis de la fatigue de certains détails des poutres.
Dans le cas de poutres treillis associées à des poutres de charge en PRS, l’utilitaire fournit également des indications quant aux valeurs enveloppe des sollicitations axiales de compression ou de traction dans les barres du treillis.
L’utilitaire n’a pas pour objet de se substituer aux logiciels du commerce qui permettent une analyse complète des poutres de roulement sous tous leurs aspects. De ce point de vue, des choix ont été effectués et tous les cas de figure n’ont pas vocation à être traités ; nous pensons cependant couvrir la grande majorité des configurations les plus couramment rencontrées.
Certains choix sont également effectués pour orienter l’utilisateur vers une conception « saine ». Bien que les limites d’emploi soient précisées dans l’aide, il est important de rappeler ici les principales limitations de l’utilitaire :
• Seuls les profilés laminés du commerce sont prévus pour être traités en continuité sur 2 travées,
• Les profils PRS sont nécessairement isostatiques,
• Les profils PRS de classe 4 ne sont pas traités,
• Les ponts roulants sont exclusivement des ponts posés sur un rail disposé en semelle supérieure de la poutre de charge,
• En cas de treillis associés à une poutre PRS, des treillis sont placés dans les plans des semelles supérieure ET inférieure,
• Dans ce cas, le dessin des treillis est identique pour les deux poutres, mais les échantillons peuvent être différents,
• Les treillis sont « homogènes » c’est à dire constitués des mêmes montants et diagonales sur toute la travée.
• Les assemblages ne sont pas vérifiés par l’utilitaire.
Le logiciel EBPlate permet le calcul des contraintes critiques de voilement de plaques planes rectangulaires chargées dans leur plan dans les configurations suivantes :
– Plaque : Plaque rectangulaire d’épaisseur uniforme. Comportement isotrope ou orthotrope (modification des rigidités axiales et flexionnelles par la présence de raidisseurs tartinés)
– Appuis : Plaque appuyée hors plan sur ses quatre côtés (pas de bord libre possible). Condition de maintien en rotation des bords : bord libre, encastrement ou restreinte élastique (rigidités de flexion et de torsion)
– Raidissage : Possibilité de définir un ou plusieurs raidisseurs, dans les directions longitudinale et/ou transversale, avec des propriétés identiques ou différentes. Prise en compte des rigidités axiale, flexionnelle et torsionnelle des raidisseurs, 5 types prédéfinis de sections de raidisseurs, permettant une définition directe par les dimensions. Possibilité de tartiner des raidisseurs identiques et régulièrement espacés (propriétés orthotropes de la plaque). Traitement spécifique pour les raidisseurs à section fermée, de type auget à section trapézoïdale
– Contraintes : Etat plan de contraintes (σx, σy, τ) quelconque dans le plan. Calcul direct de la contrainte critique de voilement global (σcr,p) des plaques raidies longitudinalement et soumises à des contraintes normales. Possibilité de définir : l’état de contrainte grâce à des schémas prédéfinis dont les paramètres sont les contraintes agissant en bord de plaque ou un état de contraintes quelconque sur un maillage régulier de la plaque. Importation des contraintes depuis un autre logiciel. Blocages de une ou plusieurs composantes de contraintes.
Pour la configuration définie par l’utilisateur, le logiciel EBPlate recherche le facteur minimal Фcr, appelé facteur critique, à appliquer à l’état de contraintes de la plaque pour atteindre l’instabilité par voilement élastique. Il détermine tous les modes de voilement élastique et leur facteur critique associé.
Les contraintes critiques calculées par le logiciel correspondent aux contraintes de la théorie de voilement élastique linéaire de plaques idéalement parfaites (et non aux contraintes limites des plaques réelles). Ces valeurs sont généralement utilisées pour calculer des paramètres intermédiaires – par exemple l’élancement réduit dans l’ Eurocode 3 Partie 1.5 – intervenant dans les formules de résistance ultime des sections concernées.
Post-traitement des résultats : visualisation tridimensionnelle de la déformée des modes propres, édition d’une note de calcul, exportation de la fonction représentant la déformée modale, appel distant depuis une autre application.
Le logiciel EBPlate a fait l’objet d’une présentation détaillée dans le numéro 3-2007 de la revue Construction Métallique. L’article « Contrainte critiques de voilement de plaques rectangulaires – Présentation du logiciel libre EBPlate » peut être acheté dans sur ce site (Centre de ressources – recherche ebplate. Aller dans l’onglet Librairie & Documentation).
Le CTICM a reçu un financement partiel du FRCA pour le développement de cet outil.
