La conception de l'assemblage platine de base

Faisant suite à mon premier article sur le simple assemblage par éclissage, dans cet article, je vais aborder la modeste platine de base. Ce type d'assemblage a été le premier que j'ai jamais dimensionné et, à l'époque, c'était vraiment très simple. Au cas où vous vous poseriez la question, l'assemblage par éclissage est arrivé en deuxième position de peu !

Là encore, beaucoup de choses ont changé au fil des années – et pas des moindres, les codes. Les bâtiments sont devenus plus complexes – tant dans leur apparence que dans le nombre de disciplines nécessaires pour les concevoir avec succès. À mesure que les bâtiments et leur composition structurelle se complexifient, les ingénieurs consacrent davantage de temps aux assemblages complexes qu'ils génèrent. IDEA StatiCa contribue à atténuer ces complexités grâce à une interface facile à comprendre qui crée des assemblages efficaces, précis et soumis à vérification normative.

La modeste platine de base est très probablement l'un des derniers assemblages à être dimensionnés, mais c'est littéralement la première pièce d'acier nécessaire sur un projet. Certaines conceptions tiendront compte de considérations architecturales, la plupart seront basées purement sur la fonction, la forme étant secondaire. IDEA StatiCa dispose des outils pour modéliser, analyser et vérifier pratiquement toute configuration imaginable.

Une recherche rapide sur notre Centre de support montre plusieurs projets que nos clients peuvent utiliser pour se familiariser davantage avec IDEA StatiCa :

Tous ces exemples sont accompagnés d'un fichier de projet et peuvent également être consultés dans le Viewer en ligne – alors qu'attendez-vous ? Vous pouvez trouver ces projets dans notre Centre de support.

Non seulement nous sommes en mesure de dimensionner ces platines de base relativement simples, mais IDEA StatiCa a également été utilisé par certains des ingénieurs et fabricants les plus éminents au monde pour concevoir des assemblages très complexes :

Dans les deux cas, IDEA StatiCa a permis aux ingénieurs de concevoir un assemblage à platine de base complexe avec élégance et en toute confiance.

Qu'est-ce qui compose un assemblage à platine de base ?

Il y a évidemment la platine de base elle-même. Mais quelle épaisseur ? Quel matériau ?

Ensuite, il y a un ou plusieurs éléments à supporter.

Quels efforts sont impliqués et où s'appliquent-ils ?

Enfin, il faut prendre en compte la fondation et le système d'ancrage. Quelle épaisseur ? Quelle nuance ? Quel type d'ancrage et quel diamètre ?

IDEA StatiCa peut aborder cela de plusieurs façons :

• Construire l'assemblage étape par étape dans l'application IDEA StatiCa
• Utiliser un lien BIM depuis une application d'analyse
• Utiliser un lien BIM depuis une application de modélisation (avec ou sans résultats)
• Utiliser la nouvelle fonctionnalité Checkbot pour combiner un modèle géométrique et des résultats d'analyse

Il ne fait aucun doute que nous disposons d'une approche adaptée à chacun, selon le degré d'intégration souhaité dans la conception globale.

Dimensionner l'assemblage étape par étape

Une approche étape par étape construit l'assemblage depuis la platine de base vers le bas et vers le haut. L'utilisateur ajoute les éléments, les positionne et crée les effets de charge qui agissent sur ces éléments.  D'autres opérations définissent la platine de base (et la fondation en béton) ainsi que de nombreuses autres opérations spéciales telles que les goussets, etc. Il s'agit de l'approche la plus chronophage (mais souvent la plus satisfaisante). Cette approche comporte également plus de risques lors de la transposition des données d'entrée depuis une ou plusieurs sources vers IDEA StatiCa.

Lien BIM depuis un logiciel d'analyse

L'utilisation du lien BIM depuis une application d'analyse permet de transférer les éléments et les effets de charge vers IDEA StatiCa via la nouvelle application Checkbot (ou l'ancien gestionnaire de vérification normative). Cette approche nécessite toujours que les composants supplémentaires soient modélisés manuellement dans IDEA StatiCa, mais elle comporte moins de risques.

Lien BIM depuis un logiciel de modélisation

Si la voie privilégiée est celle d'une application de modélisation telle que Revit, Advance Steel ou Tekla Structures, alors les composants de l'assemblage sont reproduits dans IDEA StatiCa via la nouvelle application Checkbot (ou l'ancien gestionnaire de vérification normative). Cette approche implique que les effets de charge devront être renseignés soit manuellement, soit automatiquement si le logiciel de modélisation le permet et s'il a accès à des résultats intégrés ou liés.

Que se passe-t-il si vous souhaitez utiliser les concepts décrits ci-dessus mais que vous ne disposez pas d'applications qui communiquent entre elles, bien qu'elles communiquent toutes deux avec IDEA StatiCa ? C'est là qu'intervient la nouvelle fonctionnalité de notre application Checkbot, qui vous permet de combiner un modèle géométrique et un modèle d'analyse en important les effets de charge depuis deux projets Checkbot.

Quelles sont les considérations de dimensionnement proprement dites ?

La platine de base doit avoir une taille, une rigidité et une résistance suffisantes pour transmettre l'effort de compression axial du poteau à la fondation par l'intermédiaire du matériau de scellement, sans dépasser la résistance locale au poinçonnement de la fondation.

Une platine de base carrée ou rectangulaire simple est la plus courante. Elle est à la fois facile à obtenir et à fabriquer avec peu de chutes. Par rapport à une platine de base circulaire découpée dans un carré, c'est certainement le cas. Mais laquelle serait la plus esthétique pour supporter un poteau en profil creux circulaire ?

Le système d'ancrage doit transférer les efforts vers la fondation en toute sécurité. Si un assemblage boulonné classique n'est pas suffisant, une bêche pourrait être envisagée. Comment ces éléments interagissent-ils avec les boulons d'ancrage et le ferraillage éventuel de la fondation ? C'est là que le BIM excelle – en permettant d'intégrer et de coordonner plusieurs disciplines ensemble.

Si vous lisez les guides pratiques, ils évoquent l'ajout d'un supplément de 100 mm (4") par rapport aux dimensions du poteau. Ils proposent également d'arrondir les dimensions au 50 mm (2") supérieur. Cela ne semble pas très efficace – il doit y avoir une meilleure façon de faire ! Eh bien, il y en a une : IDEA StatiCa Connection.

Une approche de dimensionnement simple comprend :

• Une vérification de la surface requise
• Une vérification de la surface efficace
• Une vérification de l'épaisseur de la platine
• Une vérification des soudures

Cela s'applique aux poteaux en construction simple qui reprennent la compression axiale et le cisaillement. Si le poteau comporte un élément de contreventement qui s'y raccorde ou reprend un moment, ces vérifications deviennent plus complexes et prennent plus de temps. C'est un exemple classique de la règle des 80/20, selon laquelle 80 % des assemblages prennent 20 % du temps et 20 % des assemblages prennent 80 % du temps.

Si l'on ajoute l'élégance à l'efficacité dans la conception, la modeste platine de base n'est plus si modeste que cela. Un excellent exemple en est la façon dont Wade Design Engineers a utilisé IDEA StatiCa pour vérifier une platine de base complexe à contraintes architecturales pour une structure à membrane tendue à Dubaï.

Des esquisses à la modélisation, en passant par l'analyse et la vérification normative :

En utilisant un flux de travail rationalisé qui exploitait le lien BIM depuis Tekla Structures. Ce sont ces flux de travail qui aident l'ingénieur dans ses tâches quotidiennes. La possibilité d'importer des modèles dans plusieurs formats et de les combiner dans IDEA StatiCa réduit le temps de travail et les risques. Cela permet aux ingénieurs de se concentrer sur ce qui est essentiel et de consacrer davantage de temps au développement de l'assemblage en explorant les variantes et les coûts associés. Dans le contexte actuel, nous devons tous relever le défi !

Vous pouvez en savoir plus sur le projet Marshall Building ici et l'étude de cas du projet de Dubaï peut être trouvée ici.

Vous pouvez télécharger une version d'essai d'IDEA StatiCa ici et utiliser ces tutoriels pour démarrer. Si votre soif de connaissances est plus profonde, voici un lien vers le contexte théorique du CBFEM et d'IDEA StatiCa. 

Bon voyage !