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Conception des poutres et poteaux en acier formé à froid

Indépendamment des montants de panneau, un chaînage horizontal (poutre) ou un chaînage vertical (poteau) du modèle peut être conçu avec une section en acier formé à froid. Le calcul s'effectue par la méthode de la largeur efficace (EGM) à partir des efforts d'enveloppe en éléments finis de l'élément (M3, V2, N ; et en plus M2 pour le poteau) — c'est l'équivalent en acier formé à froid du déroulement des poutres et poteaux en acier. Pour la conception des panneaux, voir l'article Conception des panneaux et montants en acier formé à froid.

info

Dans quelles éditions ? Les calculs en acier formé à froid sont disponibles dans l'édition StatiCAD Ultimate.

1. Affectation de la section​

  1. Dans la fenêtre Propriétés du chaînage (chaînage vertical), cochez l'option « Acier léger » dans la case Type d'élément (à côté des options bois et acier).
  2. Pour la section, ouvrez la fenêtre Profilé de fabrication, puis sous Cold Formed choisissez la catégorie C, Z, U, C+, Sigma ou Sigma+. Les 527 profilés des tables prédéfinies sont listés sous la forme « CC C200x80x16x2 », « ZZ Z200x60x15x2 », « UU U200x94x4 », « CPLUS C+200-89x25x15x4 », « SIGMA S200-50x67x16x2 », « SIGMAPLUS S+200-55x95x25x15x4 ».
  3. Sélectionnez le profilé et cliquez sur Affecter ; le dessin de la section (contour réel), les caractéristiques brutes (A, Ix, Iy du catalogue) et les grandeurs de torsion sont repris automatiquement. La nuance d'acier (p. ex. S235, S355) est affectée comme matériau ; Fy et E sont lus à partir de ce matériau.
  4. Lancez l'analyse ; les résultats apparaissent dans la liste d'avertissements de l'analyse et dans le rapport.

2. Combinaisons de charges​

Les sollicitations sont prises, en plus des combinaisons du programme, avec les combinaisons de la HCBTİE 4.3.1 — YDKT : 1,4G ; 1,2G + 1,6Q + 0,5S ; 1,2G + 1,6S + 1,0Q ; en présence de vent, 1,2G + 1,0Q + 0,5S + 1,6W et 0,9G + 1,6W ; GKT : combinaisons correspondantes de l'ASCE 7. Ainsi, les coefficients des combinaisons verticales du projet (1,0G + 1,0Q par défaut) ne restent pas insuffisants pour les éléments en acier léger. Le rapport indique le nom de la combinaison déterminante ; la marque « [1.2G+1.0Q] » ou « [GKT] » signale que les coefficients de la combinaison du programme ont été convertis selon la méthode.

remarque

La liste des combinaisons de la TBDY ne contient pas de cas de charge de vent : pour que le vent intervienne dans la conception des poutres et poteaux, il faut sélectionner les cas de charge et les combinaisons définis (sinon un avertissement est émis). La flèche de la poutre est calculée à partir des combinaisons de service sans coefficients (G + Q, G + S). La méthode de conception (YDKT/GKT) provient du même paramètre de projet que celui des montants de panneau.

3. Vérifications​

ÉlémentSollicitations (enveloppe de l'analyse)Longueurs de flambementVérifications
PoutreM3, V2, NLx = portée ; longueur non maintenue latéralement selon le signe du moment : Lb+ = longueur de l'élément ou Le de l'utilisateur (si l'aile supérieure est reliée au revêtement, pas de déversement sous moment positif), Lb− = espacement de maintien de l'aile inférieure (à défaut de saisie, Lb+) ; Cb d'après le diagramme de moments (1 pour une console et lorsque Lb < L)M+/Md+ et M−/Md− signés, V/Vd, P/Pd + M/Md (Éq. 4.8.4), flexion + cisaillement simultanés (Éq. 4.8.5/4.8.6, Mdlo au dénominateur), voilement de l'âme à l'appui (4.8.3), nécessité d'un raidisseur 7.4, flèche L/K et L/250 sous la seule charge d'exploitation (Tableau 7.1), vibration (7.5)
PoteauN, M3, M2, V2KLx = KLy = hauteur d'étage (K = 1) ou saisie de l'utilisateurN/Pd, P/Pd + Mx/Md,x + My/Md,y (Éq. 4.8.4), V/Vd, avertissement KL/r > 200 ; T/Td pour un poteau tendu (Éq. 4.8.1/4.8.2)
  • La résistance en flexion est la plus petite des lignes de voilement global (déversement), local et distorsionnel ; la résistance en compression se détermine de la même manière.
  • Pour le poteau, la capacité en flexion autour de l'axe faible est calculée séparément pour les deux sens à partir de la section efficace.
  • L'adéquation du raidisseur de bord (lèvre) est vérifiée selon la HCBTİE 4.9.3 ; s'il y a une réduction, elle figure dans la note de bas de page du rapport.
  • Les sections ne satisfaisant pas aux conditions de section du Chapitre 3 de la HCBTİE (p. ex. pour les sections dont le rapport lèvre/aile est < 0,20, la lèvre est ignorée) sont signalées dans la note de bas de page du rapport.
  • Pour les données propres à la solive de plancher (liaison au revêtement, espacement de maintien de l'aile inférieure, type d'appui, longueur d'appui, raidisseur, entretoisement) et le détail des vérifications, consultez l'article Plancher en acier léger : solives de plancher et diaphragme.
  • La section Z est calculée comme une panne/poutre fléchissant autour de l'axe perpendiculaire à l'âme ; dans la section U, en l'absence de lèvre, les ailes sont prises comme éléments non raidis et aucune ligne distorsionnelle n'est produite ; dans les sections C+ et Sigma+, le repli à l'extrémité de la lèvre est pris en compte comme partie du raidisseur de bord.

4. Retenue en rotation du revêtement​

Pour les poutres et poteaux aussi, la retenue en rotation (kφ) apportée à l'aile par le revêtement peut être prise en compte : dans les propriétés de l'élément (onglet Bois2 pour la poutre, onglet Bois pour le poteau), on saisit dans la case « Acier léger : retenue en rotation du revêtement » le type de revêtement, l'entraxe des éléments, la rigidité en flexion de la plaque, l'entraxe des vis et, au besoin, la valeur de kφ de l'utilisateur.

  • Le revêtement saisi est supposé présent sur les deux ailes ; pour les éléments dont une seule aile est revêtue, laissez « Non défini ».
  • Pour les éléments de rive où la plaque n'est que d'un côté de l'élément (p. ex. poutre de rive de plancher), saisissez la moitié de la rigidité en flexion de la plaque.
  • Conditions : entraxe des vis ≤ 305 mm et entraxe des éléments ≤ 625 mm ; sinon kφ = 0 est retenu et la raison est indiquée dans le rapport.

5. Rapports​

Si le projet contient une poutre ou un poteau en acier léger, les pages Conception des poutres en acier léger (EGM) et Conception des poteaux en acier léger (EGM) apparaissent dans le groupe Rapports des éléments en acier léger : nom de l'élément et section, géométrie (L, Lb / KL, élancement, A, I), méthode et matériau, sollicitations et combinaisons déterminantes, flexion (globale / locale / distorsionnelle → Md), cisaillement, interaction effort axial + flexion, flèche pour la poutre, lignes de voilement de l'âme, de raidisseur d'âme et de vibration, lignes de compression pour le poteau et note d'hypothèses.

6. Bibliothèque de profilés prédéfinis en acier léger​

Les profilés sont lus dans le fichier HafifCelikProfil.txt du dossier d'installation. La table contient les 527 sections prédéfinies en acier léger : C (89), Z (90), U (88), C+ (87), Sigma (90), Sigma+ (83) ; hauteur 100–400 mm, épaisseur de paroi 1,0–4,0 mm.

Chaque ligne comporte le code de type (1 = C, 2 = Z, 3 = U, 5 = Sigma, 8 = C+, 9 = Sigma+), la géométrie complète (H, A, B, C1, C2, D repli, E, F, G, T, R) et les caractéristiques de section du catalogue (poids, A, Ix, Wx, ix, Iy, Wy, iy, ex, ey). Dans la liste des montants de panneau, seules les sections C, C+, Sigma et Sigma+ sont proposées. Dans la conception, A, Ix, Iy bruts sont pris dans les colonnes du catalogue ; les colonnes de géométrie servent au calcul de la largeur efficace, de la torsion et du voilement distorsionnel.

info

Ajout de vos propres profilés : le fichier est au format texte simple ; les lignes commençant par # sont des commentaires. Vous pouvez ajouter vos propres profilés avec la même disposition de colonnes (géométrie en mm, caractéristiques de section en cm, séparateur décimal point). Si les colonnes du catalogue sont laissées vides ou à 0, les caractéristiques sont calculées à partir de la géométrie (modèle à angles vifs, supérieur de quelques pour cent).

# Tip|Ad|H|A|B|C1|C2|D|E|F|G|T|R|Agirlik_kgm|Alan_cm2|Ix_cm4|Wx_cm3|ix_cm|Iy_cm4|Wy_cm3|iy_cm|ex_cm|ey_cm
1|C200x80x16x2|200|80|80|16|16|0|0|0|0|2|3|5.9|7.51|471.93|47.19|7.91|60.29|10.51|2.83|2.26|0
5|S200-50x67x16x2|200|67|67|16|16|0|50|15|25|2|3|5.89|7.5|430.94|43.09|7.55|32.56|7.46|2.08|2.34|0

7. Domaine d'application et hypothèses​

  • Seules les sections du tableau de profilés prédéfinis (HafifCelikProfil.txt) sont calculées ; si une section absente de la bibliothèque est affectée, le calcul est marqué insuffisant avec la note « kütüphanede yok » (absente de la bibliothèque).
  • Le calcul de la poutre repose sur l'hypothèse que la charge passe par le centre de cisaillement ou que la torsion est limitée par les liaisons (HCBTİE Chapitre 5). Pour les poutres C, U et C+, si les deux ailes ne sont pas efficacement liées au revêtement, une liaison de torsion supplémentaire doit être prévue.
  • La section Z n'est calculée que pour la flexion autour de l'axe perpendiculaire à l'âme ; la flexion autour de l'axe principal et le comportement biaxial sans maintien latéral ne sont pas modélisés.
  • Pour le poteau en traction, l'aire nette est prise égale à l'aire brute ; les trous de vis et de boulons ainsi que la résistance de l'assemblage doivent être vérifiés séparément.
  • L'effort axial artificiel (composite) produit conjointement par le décalage d'axe de la poutre et le diaphragme rigide est déduit de l'effort axial dans la conception des poutres en acier léger (voir Plancher en acier léger : solives de plancher et diaphragme).

8. Questions fréquentes​

J'obtiens l'avertissement « … hafif çelik kiriş/kolon hesabı yapılamadı: kesit kütüphanede yok » (calcul de la poutre/du poteau en acier léger impossible : section absente de la bibliothèque). Une section extérieure au tableau de profilés prédéfinis a été affectée à l'élément. Choisissez, sous Profilé de fabrication → Cold Formed, une section de la catégorie C, Z, U, C+, Sigma ou Sigma+.

J'obtiens l'avertissement « … hafif çelik kiriş yetersiz (M/Md=… V/Vd=… sehim=…) » (poutre en acier léger insuffisante). Augmentez la section ou réexaminez les saisies de maintien latéral (Le). Pour une solive de plancher dont l'aile supérieure est reliée en continu au revêtement, cochez cette option dans l'onglet Acier léger ; sous moment positif, le déversement disparaît.

Dans le rapport d'un profilé U, les lignes distorsionnelles indiquent « yok » (absent). Le voilement distorsionnel ne s'applique pas à une section U sans lèvre ; ces lignes concernent les ailes à raidisseur de bord.

Une ligne « Çekme » (traction) apparaît pour le poteau. Le poteau est tendu dans au moins une combinaison. La résistance en traction est calculée avec l'hypothèse aire nette = aire brute ; les trous et la résistance de l'assemblage doivent être vérifiés séparément.