Le module de CYPECAD Interaction de la structure avec les éléments constructifs permet de réaliser une analyse dynamique des bâtiments soumis à des actions sismiques, qui inclut l’effet des éléments constructifs non structuraux utilisés en éléments de façade et de distribution intérieure d’un bâtiment ; il considère plusieurs modèles de comportement du bâtiment correspondant à différentes situations ou états de ces éléments.
Ce module a été implémenté dans la version 2014.a et considérait deux états extrêmes : l’état 1, correspondant au comportement de la structure sans l’intervention d’aucun élément constructif, et l’état 2 qui analyse l’effet de tous les éléments constructifs mis en place entre éléments porteurs par la prise en compte de la raideur de ces éléments de maçonnerie dans le modèle dynamique, en considérant que ceux-ci sont totalement effectifs, c’est-à-dire qu’ils n’ont subi aucune fissuration ou rupture.
Depuis la version 2014.g, le programme permet d’ajouter à l’état 1 et 2 d’autres états intermédiaires générés automatiquement en fonction d’un critère de rupture qui met en relation les dommages subis par un élément avec le déplacement relatif de ces extrémités. Ce sont des états intermédiaires dans lesquels chaque élément bloqué latéralement entre porteurs apporte un pourcentage de sa raideur en fonction du niveau de dommages atteint.
La génération automatique des états intermédiaires démarre à partir d’un modèle dans lequel on considère que l’effet de tous les éléments constructifs est totalement effectif (état 2). Une analyse modale spectrale du modèle produit un déplacement relatif entre les extrémités de chaque élément constructif qui, avec l’application du critère de rupture, se traduit par un niveau de dommages déterminé. Le dommage (ou la fissuration) subi par l’élément provoque une variation dans sa rigidité. Les nouvelles rigidités calculées pour chacun des éléments constructifs sont inclues dans un nouveau modèle dynamique sur lequel est réalisée l’analyse modale suivante. A partir de là, on obtient de nouveaux déplacements relatifs, et chaque élément atteint un nouveau niveau de dommages subis, avec une variation de rigidité conséquente ; ce qui permet de générer le modèle suivant. On procède ainsi de manière successive pour chaque hypothèse de séisme considérée.
Ce processus itératif s’arrête lorsque le niveau de dommages se stabilise, du passage d’un état à l’autre, (c’est-à-dire lorsque la différence entre les niveaux de dommages de l’état calculé en cours et du dernier état calculé est inférieur à 5% dans chaque élément) ou alors lorsqu’on atteint le nombre maximum d’itérations établi par l’utilisateur. Ce sera l’état final.
Etant donné que la génération automatique d’états intermédiaires peut multiplier le nombre d’hypothèses de séisme considérées de manière importante, CYPECAD permet de configurer ce processus itératif depuis la boîte de dialogue Eléments constructifs (menu Ouvrage> Données générales> partie Actions, bouton ‘Elément constructifs’.) Dans cette boîte de dialogue, l’option Interaction avec la structure doit être activée (située dans la partie supérieure). Si cette option est activée, l’option Obtenir les états de fissuration et de rupture progressive apparaîtra ensuite. Si cette option est désactivée, CYPECAD ne générera que les états 1 et 2, comme auparavant depuis la version 2014.a. Si l’option Obtenir les états de fissuration et de rupture progressive est activée, les possibilités suivantes apparaitront :
- Considérer tous les états intermédiaires de fissuration et de rupture. Cette option fait que CYPECAD considère dans le dimensionnement de la structure tous les états générés : état 1, état 2 et états intermédiaires. Son activation peut augmenter le temps de calcul de manière importante en fonction de quand est atteint l’état final.
- Considérer uniquement l’état final. Tous les états sont calculés de la même manière mais CYPECAD considère dans le dimensionnement de la structure uniquement l’état 1, l’état 2 et l’état final.
Dans chacune de ces options l’utilisateur établit une limite du nombre maximum d’itérations. Ce nombre détermine quel est l’état final si cet état n’est pas atteint automatiquement avant ce nombre d’itérations établi.
Etant donné que le calcul de structures se répète plusieurs fois, le fait de considérer tous les états intermédiaires de fissuration depuis le premier calcul peut augmenter le processus de dimensionnement de cette structure, c’est pourquoi il serait logique que dans les premiers calculs on active l’option Considérer uniquement l’état final. Une fois que l’utilisateur aura solutionné le dimensionnement géométrique de la structure, il pourra recalculer et il pourra choisir s’il active ou non l’option Considérer tous les états intermédiaires de fissuration et de rupture.
Pour l’aider à prendre sa décision, l’option Niveaux de dommages a été intégrée depuis la version 2014.g (onglet Résultats, menu Charges> Eléments constructifs). Elle permet de consulter les déplacements relatifs et le niveau de dommages associé par état généré et par cas de charge sismique, de chaque élément constructif. L’utilisateur peut savoir, avec cette information, si la configuration qu’il a choisie dans le processus itératif est adéquate, ou s’il doit la changer :
- Si dans un cas de charge sismique le dernier état de charges d’un élément constructif diffère de plus de 5% d’un état antérieur, il devrait augmenter le nombre maximum d’itérations. Si ce n’est pas le cas, ce nombre est suffisant.
- Si l’option Considérer uniquement l’état final est activée et que les différences de dommages entre l’état final et les états intermédiaires (X1, X2... o Y1, Y2...) sont faibles, il n’est pas nécessaire d’activer l’option Considérer tous les états intermédiaires de fissuration et de rupture.
Cette révision doit être réalisée dans tous les éléments constructifs de chaque étage.
Dans la boîte de dialogue mentionnée, vous disposez d’aide qui explique en détails les conséquences de chacune des options.
L’approximation que réalisait la version 2014.a (et que l’utilisateur peut continuer à utiliser dans la version 2014.g s’il n’active pas l’option Obtenir les états de fissuration et rupture progressive) peut être acceptable pour les bâtiments de rez-de-chaussée ouverts non cloisonnés qui, en règle générale, présentent une irrégularité de rigidité qui rend plus fragile cet étage (bâtiment avec un rez-de-chaussée destiné à un usage commercial, de garage etc.).
Néanmoins, depuis la 2014.g, nous recommandons de réaliser le calcul en considérant les états intermédiaires de rupture et de fissuration.
Tous les utilisateurs du logiciel disposant d’une version 2014 peuvent mettre à jour gratuitement leur licence à la dernière version 2014.g. Nous recommandons donc à ces utilisateurs, et surtout à ceux qui disposent du module Interaction de la structure avec les éléments constructifs qu’ils réalisent la mise à jour, de manière à disposer de la génération automatique des états intermédiaire indiquée ci-dessus .
Les murs de maçonnerie et de distribution des bâtiments peuvent être considérés comme des éléments non-structurels mais, lors d’un séisme, ils apportent une raideur à la structure et modifient la distribution et la magnitude des efforts provoqués par l’action sismique. Si les éléments structuraux ne sont pas dimensionnés correctement pour cette redistribution, les efforts peuvent provoquer sa rupture fragile, ce qui met en péril la stabilité du bâtiment jusqu’à arriver à effondrement. Le module Interaction de la Structure avec les éléments constructifs permet de considérer l’effet que provoquent les éléments non-structuraux pendant un séisme, et depuis la version 2014.g, la génération automatique des états de rupture et de fissuration intermédiaires. Vous trouverez plus d’informations dans la page Interaction de la Structure avec les éléments constructifs sur ce nouvel outil de CYPECAD unique sur le marché .
