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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Calcul des éléments en béton armé – Plans de ferraillage| Plan de la page |
I - Comparaison de deux méthodes de calcul
Le calcul des efforts s’exerçant sur les éléments de structure peut se faire :- soit de manière traditionnelle ;
- soit par un calcul aux éléments finis.
Calcul traditionnel
Dans le premier cas, les efforts sont déterminés à partir des caractéristiques géométriques de l’ouvrage. Ainsi, dans le cas où l’on prévoit des dalles portant dans un seul sens, le report des charges de plancher est calculé en considérant que les voiles porteurs reprennent chacun la moitié de la surface de plancher qu’ils supportent. Les voiles V1 et V2 de la figure 1 reprennent ainsi chacun les surfaces de plancher hachurées, et ces efforts sont descendus à chaque niveau. Les voiles V1et V2 sont ainsi beaucoup plus sollicités que le voile V3.
Calcul aux éléments finis
Dans le second cas, les efforts s’exerçant sur les voiles sont déterminés en prenant en compte les déformations, et des redistributions d’efforts s’opèrent.
L’exemple de la figure 2 donné pour sa simplicité va permettre de comparer les résultats obtenus dans la descente de charges sur six niveaux selon la méthode de calcul choisie. Le plancher est formé de deux travées égales de 4 m × 12 m chacune, et le bureau des méthodes choisit un plancher sur prédalles portant dans le sens des 4 m.
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Première phase de calcul : descente de charges
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