Présentation
INTRODUCTION
Cet article propose une étude de cas pratique de calcul de structure à l’aide d’un logiciel. L’objectif est de suivre un projet de calcul pas à pas.
Après un descriptif détaillé de l’ouvrage, en termes d’affectation des surfaces, des structures porteuses et des revêtements, une analyse structurale plus poussée est conduite afin de préparer à la saisie graphique. La liste des charges permanentes et d’exploitation doit à ce stade avoir été dressée. L’occasion est saisie ici d’effectuer un rappel des unités légales à utiliser dans les calculs de structure.
La saisie des données débute par celles des caractéristiques géométriques des files de porteurs, indépendamment de l’étage. Elle se poursuit avec celles relatives au plancher haut du rez-de-chaussée, puis celles des voiles qui lui sont associées, et enfin la saisie des poutres et des dalles. Les étages supérieurs et le niveau de fondation peuvent alors être créés par simple recopie de celui de base précédemment construit, et ceci jusqu’au plancher haut du dernier niveau.
La descente de charges est conduite conjointement par la méthode de calcul traditionnelle et par celle des éléments finis. Cette dernière prenant en compte les déformations des éléments, il est conseillé de la retenir préférentiellement.
L’exercice se poursuit en traitant le calcul des éléments en béton armé. Est présentée l’étude de la poutre en terrasse et du portique. Sur la base de leur géométrie et de leurs sollicitations, est déduite la section des aciers constituant leur ferraillage.
L’abondante présentation des illustrations et des tableaux de cet article a été soignée et largement documentée pour que le lecteur retire de cet exemple le meilleur enseignement possible.
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Saisie des données| Plan de la page |
I - Préférences
A - Unités
1 - Rappel concernant les unités légales
Unités de base
Ce sont les suivantes :
- unité de longueur : le mètre (m), ou ses sous-multiples (dm, cm, mm), ou ses multiples (pas utilisés dans le domaine qui nous concerne) ;
- unité de masse : le kilogramme (kg), ou un multiple (la tonne) ;
- unité de force : le newton (N), ou ses multiples (daN, kN, MN) ;
- unité de contrainte : le pascal (Pa), ou ses multiples (essentiellement MPa), ou l’unité obtenue comme dérivant du quotient d’une force par une section, par exemple le daN/cm 2 ;
- unité d’angle : le degré, ou le grade, ou le radian.
En ce qui concerne l’unité de force, le newton est peu utilisé en calcul de structure car trop petit, mais le daN, en revanche est assez fréquemment présent dans les résultats, car il est quasiment égal au kilogramme de nos anciennes unités, donc le résultat est « appréciable » ; il est facile d’en estimer la validité. Le kN est également pratique, sa valeur étant égale à 10 daN (soit environ 10 de notre ancienne unité le kilogramme).
Un résultat donné en MN (méga-newton, c’est-à-dire 106 newtons) reste totalement abstrait et il est difficile de vérifier son ordre de grandeur. Or il importe de toujours vérifier les ordres de grandeur des résultats obtenus, même, et surtout, si ces valeurs proviennent d’un calcul par programme informatique finalement assez peu transparent sur les différentes étapes de calcul.
Comme unité de contrainte, le MPa est l’unité désormais utilisée systématiquement. Ainsi, les classes de résistance d’un béton sont données en MPa. Si l’on souhaite un repère simple, le MPa est dix fois plus grand que le daN/cm 2 .
À ce titre, le MN est l’unité de force la plus adéquate puisqu’elle conduit directement à l’unité de contrainte en MPa : le MPa est la contrainte exercée par une force de 1 MN appliquée à une section de 1 m 2 .
Les...
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