Comment définir la position correcte de la charge (Forces in)

Articulation réelle vs articulation théorique

Pour s'assurer que le modèle de calcul est cohérent avec la forme réelle et le comportement statique de l'assemblage, nous devons prendre en compte le diagramme des moments fléchissants et la position de l'effort tranchant dans l'assemblage. Nous utiliserons un exemple simple d'une poutre horizontale connectée à un poteau pour montrer les différences de modélisation des assemblages à moment et des assemblages articulés.

Assemblage à moment

Voici la forme « réelle » schématique de l'assemblage à moment (à gauche) et son modèle structurel utilisé pour l'analyse (à droite).

Dans l'onglet Effets de charge d'IDEA StatiCa Connection, nous définissons les forces que chaque élément de l'assemblage exerce sur le nœud (généralement le centre de l'assemblage, l'intersection des axes des éléments). Le tableau de la figure ci-dessus montre également les forces que l'élément horizontal B exerce sur le poteau.  Les diagrammes des efforts internes sur l'élément horizontal sont les suivants.

Les moments fléchissants le long des éléments sont simplifiés comme linéaires dans IDEA StatiCa Connection. À l'origine de l'élément connecté, le moment fléchissant spécifié est appliqué et le moment évolue à partir du nœud selon une fonction linéaire dont la pente est définie par l'effort tranchant spécifié.

Regardez la vidéo qui traite de la distribution des moments fléchissants et d'autres informations importantes.

Assemblage articulé

Dans le cas d'un assemblage articulé, le moment fléchissant dans l'assemblage est nul. Les diagrammes du moment fléchissant et de l'effort tranchant dans l'élément horizontal connecté par une articulation sont présentés dans la figure suivante. L'effort tranchant V_z= -40 kN et un moment fléchissant nul M_y doivent être spécifiés pour induire les efforts internes correspondants dans l'application Connection. Dans ce cas, on dit que la position de l'effort tranchant (et donc l'emplacement du moment fléchissant nul) se trouve au nœud (centre de l'assemblage).

La figure ci-dessus correspond à la situation théorique, où l'emplacement de l'assemblage se trouve directement au nœud (centre de l'assemblage). C'est ainsi que l'assemblage articulé est normalement modélisé dans un modèle d'analyse globale. Cependant, dans une structure réelle, le point de rotation (articulation) est décalé par rapport au centre de l'assemblage (nœud). Considérons, par exemple, un assemblage poutre-poteau boulonné par cisaillement avec une platine d'âme verticale, où l'articulation peut être supposée se trouver au centre de gravité du groupe de boulons.

Comme on peut le voir sur la figure suivante, si la position réelle de l'assemblage n'est pas prise en compte dans le modèle, un moment fléchissant non nul apparaît à l'emplacement de l'articulation réelle (à gauche sur la figure). Il s'agit d'une erreur évidente. La façon d'éviter cela est d'ajuster la position de l'effort tranchant (et donc l'emplacement du moment fléchissant nul) dans l'élément attaché (à droite).

Définition de la position des forces

Dans l'application, la position de l'effort tranchant peut être définie dans la section Modèle de l'élément concerné. La différence entre ces deux cas est illustrée ici : 

Gauche : Forces au nœud   Droite : Forces aux boulons

Dans la situation de gauche, il existe un moment fléchissant au point de l'articulation qui provoque la rotation vers le haut de l'élément. Ce moment (provenant de l'effort tranchant qui croît linéairement à partir du nœud) induit un comportement incorrect de l'élément horizontal. 

Nous pouvons facilement corriger la configuration en déplaçant l'effort tranchant pour qu'il agisse à la position de l'articulation. Dans ce cas (image de droite), la poutre horizontale fléchit comme prévu.

La troisième option est Forces en position. Pour certaines opérations, notamment lors de la création d'un assemblage comme un ensemble d'opérations plus élémentaires (par exemple, plaque de raidissement, coupe, grille de boulons), la fonction Forces aux boulons n'a aucun effet et il n'y a pas de décalage du moment fléchissant nul vers l'articulation supposée.

Par conséquent, la méthode Forces en position doit être choisie et la distance X appropriée doit être saisie.

Depuis la version 23.1, nous avons ajouté une option pour définir la position de l'effort tranchant à la face de l'élément. Lisez l'article correspondant pour en savoir plus sur la saisie et la visualisation de la position de l'effort tranchant.

Les assemblages articulés sont souvent appelés assemblages par cisaillement. Il convient de souligner que la position de l'effort tranchant peut varier d'un type d'assemblage par cisaillement à un autre et il ne peut pas être supposé universellement que le moment fléchissant nul se trouve au centre de gravité du groupe de boulons. L'article Quand l'assemblage par cisaillement transmet le moment fléchissant traite plus en détail des différences entre les différents types d'assemblages par cisaillement.

Enregistrement de webinaire

Consultez les enregistrements de nos webinaires passés où la position de l'effort tranchant est abordée. 

La position des efforts internes nodaux obtenus à partir d'un modèle structurel peut être décalée de l'origine par des excentricités. Cet effet sous-estime les efforts internes agissant sur l'assemblage. Voyons comment modifier la position des efforts internes directement dans l'opération et éviter des résultats incorrects.

Téléchargements joints

• How to define correct load position (Forces in) (1).ideaCon (IDEACON, 38 kB)