Qu’est-ce que le calcul d’une structure préfabriquée ?

Les structures en béton armé préfabriqué se construisent en assemblant sur chantier des poteaux, poutres, pannes et panneaux fabriqués en usine. Dans les bâtiments industriels à un niveau et à grande portée, les poutres de toiture sont le plus souvent articulées aux poteaux par goujons, on utilise des poutres en ferme dont la section varie sur la hauteur, et la couverture de toiture peut ne pas se comporter comme une dalle rigide.

TBDY 2018 chapitre 8 définit pour ces structures la conception des liaisons, l’Annexe 8B la modélisation du plan de toiture par des diagonales équivalentes, et 4.3.6 les coefficients de système porteur différents pour les parties supérieure et inférieure des bâtiments à niveau intermédiaire. Pour les bâtiments à pont roulant, les charges de pont, pour les panneaux de façade, les forces sismiques du chapitre 6, et le glissement en fondation font aussi partie de la conception.

StatiCAD relie ces exigences au déroulement général de l’analyse par des outils propres au bâtiment préfabriqué : les liaisons sont conçues avec les efforts issus de l’analyse, et chaque calcul génère un enregistrement destiné à la note de calcul.

Que fait StatiCAD dans les structures préfabriquées ?

Tout le déroulement d’un bâtiment industriel préfabriqué, de la modélisation à la conception des liaisons.

Sections variables et precast

  • Poutres à section variable (nonprismatic) : section variant sur la longueur dans une seule barre, avec la variation réelle de rigidité
  • Variation de rigidité linéaire, parabolique et cubique ; poutre de toiture à double pente
  • Gabarits de sections paramétriques Precast I, Precast T, Precast U, caisson et trapèze
  • Export vers SAP2000 avec les définitions de sections precast

Liaisons articulées et diaphragme de toiture

  • Articulation des extrémités des poutres sélectionnées en une seule commande (M2 + M3)
  • TBDY Annexe 8B : modélisation d’une toiture en tôle trapézoïdale ou en panneaux sandwich par des paires de diagonales équivalentes
  • Rigidité axiale équivalente, capacité d’effort de la diagonale et conditions d’applicabilité
  • Options de diaphragme rigide ou semi-rigide ; solution exacte du diaphragme rigide pour les toitures de milliers de nœuds

Pont roulant et masses additionnelles

  • Efforts de conception du chemin de roulement à partir des réactions de roue
  • Écriture automatique sur les poteaux de l’effort vertical, de l’effort horizontal et du moment d’excentricité
  • Définition automatique des quatre chargements de pont roulant (X+, X−, Y+, Y−)
  • Saisie des masses des panneaux de façade et du pont roulant uniquement comme masse sismique

R et D différents (TBDY 4.3.6)

  • Coefficients de comportement et de sur-résistance différents pour la partie inférieure des bâtiments à niveau intermédiaire
  • Calcul automatique du coefficient ν à partir des poids d’étage ou saisie manuelle
  • Efforts internes de la partie inférieure, calculs de capacité en cisaillement et déplacements inter-étages relatifs avec les corrections du code

Conception des liaisons (TBDY chapitre 8)

  • Liaison articulée à goujon : renversement, armatures en attente et cisaillement du goujon
  • Liaison résistant au moment, humide en haut et soudée en bas : armatures de continuité, soudure et capacités en moment
  • Liaisons de pannes et de gouttières : cisaillement-frottement du goujon, soudure d’angle et flambement de la panne
  • Les demandes sont reprises en un clic à partir des résultats d’analyse de la poutre sélectionnée

Panneau de façade, glissement de fondation et armatures de poutre

  • Force sismique équivalente du panneau de façade (TBDY chapitre 6)
  • Vérification du glissement en fondation (TBDY 16.8.4)
  • Calcul automatique des armatures des poutres en béton armé polygonales, precast et à section variable
  • Dans les coupes de poutres, contour réel de la section, enrobage et disposition des armatures

Comment ça marche ?

  1. Définissez les sections : poteaux rectangulaires, gabarits precast et poutres de toiture à section variable.
  2. Dessinez poteaux et poutres ; articulez en une seule commande la poutre de toiture, les pannes et les gouttières.
  3. Définissez le diaphragme de toiture ; pour une couverture en tôle trapézoïdale ou en panneaux sandwich, générez les diagonales équivalentes de l’Annexe 8B.
  4. Saisissez les charges de pont roulant et les masses des panneaux de façade et du pont ; pour un bâtiment à niveau intermédiaire, réglez R et D différents.
  5. Lancez l’analyse ; concevez les liaisons avec les efforts d’analyse et éditez le rapport.

Rapports

Les calculs de préfabriqué sont ajoutés à la note de calcul générale :

  • Page « Conception des liaisons préfabriquées (TBDY chapitre 8) » : demande, capacité, rapport et résultat pour chaque liaison
  • Synthèse des données d’entrée et des résultats intermédiaires de chaque enregistrement, sources de la demande et de la capacité
  • Définitions des sections variables dans les rapports de sections
  • Armatures des poutres polygonales et à section variable dans les plans de développement et le métré
  • Rapport en turc ou en anglais

Vérification

Les fonctions préfabriquées ont été développées et comparées sur le bâtiment exemple (40×75 m, à niveau intermédiaire, avec pont roulant de 200 kN) de l’ouvrage « Analyse et conception selon TBDY-2018 d’un bâtiment industriel exemple en béton armé préfabriqué » de l’Association turque du préfabriqué.

Les calculs de l’Annexe 8B, du pont roulant, de R et D différents, des liaisons, du panneau de façade et du glissement de fondation ont été comparés aux exemples numériques de l’ouvrage ; hors les points où le programme applique le code du côté de la sécurité, les résultats coïncident exactement. Lorsque le même modèle aux éléments finis a été construit indépendamment dans SAP2000 v27, les périodes sont ressorties identiques à 1 % près.

Détail des études de vérification (Base de connaissances)

Codes

TBDY 2018 chapitre 8 TBDY 2018 Annexe 8B TBDY 2018 4.3.6 TBDY 2018 chapitre 6 TBDY 2018 16.8.4 TS 500
Dans quelle édition ? Les outils préfabriqués (conception des liaisons, diagonales de l’Annexe 8B, charges de pont roulant, R et D différents, gabarits precast) sont disponibles dans StatiCAD Ultimate. La définition de section variable existe dans toutes les éditions.

Questions fréquentes

Comment modéliser une poutre de toiture à section variable ?

La poutre est définie comme une seule barre à section variable sur sa longueur : on saisit les sections de début et de fin, les longueurs des tronçons et la loi de variation de la rigidité (linéaire, parabolique, cubique). Une poutre de toiture à double pente se définit en deux tronçons. L’analyse, l’export SAP2000 et le calcul des armatures utilisent d’eux-mêmes la section variable.

Faut-il considérer le diaphragme de toiture comme rigide ?

L’hypothèse par défaut est le diaphragme rigide. Pour les toitures à couverture en tôle trapézoïdale ou en panneaux sandwich, la rigidité en cisaillement du plan de toiture peut être modélisée par des paires de diagonales équivalentes selon TBDY Annexe 8B. Dans ce cas, il est recommandé d’exécuter aussi la solution à diaphragme rigide pour comparaison.

Comment définir les charges de pont roulant ?

On saisit les réactions de roue du tableau du fabricant, l’entraxe des roues, le coefficient dynamique et la portée du chemin de roulement. Le programme calcule les efforts de conception du chemin de roulement, définit les quatre chargements de pont et écrit sur les poteaux sélectionnés les charges verticales, horizontales et d’excentricité. Les combinaisons de charges incluant le pont roulant sont définies par l’utilisateur.

Dois-je saisir les efforts à la main pour le calcul des liaisons ?

Non. Après l’analyse, sélectionnez une poutre et, avec le bouton « Prendre depuis la poutre sélectionnée », les efforts à l’extrémité concernée de la poutre sont transférés dans la fenêtre de liaison. Chaque calcul crée un enregistrement de liaison et entre dans le rapport.

Dans quelle édition de StatiCAD est-ce disponible ?

Les outils préfabriqués sont disponibles dans StatiCAD Ultimate ; la définition de section variable existe dans toutes les éditions. Les données préfabriquées d’un projet préparé dans Ultimate sont conservées dans le fichier.

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