CYPE 3D

CYPE 3D génère automatiquement le poids propre des barres introduites sous forme d'hypothèse de charge permanente. Le nombre d'hypothèses additionnelles pouvant être ajoutées est illimité, et cela qu'elles soient de même nature ou non (charge permanente, d'exploitation, vent, séisme ou neige).

L'utilisateur peut définir les hypothèses simples qu'il désire et choisir de les combiner de manière compatible, incompatible ou simultanée. Le logiciel génère automatiquement la combinaison de ces hypothèses en respectant ce qui a été indiqué.

Par exemple, le logiciel génère automatiquement la combinaison des hypothèses correspondant à une situation de charges composée d'une charge générique et de l'agissement d'un chariot de charges ayant des positions différentes. Les positions du chariot sont incompatibles entre elles mais chacune d'elles est compatible avec la charge générique et avec le reste des hypothèses de différentes natures.

Il est possible de visualiser la combinaison d'hypothèses générée entre hypothèses de même nature. L'utilisateur peut ainsi vérifier que les données ont été rentrées correctement.

Plusieurs types de charge sont admis comme, par exemple : ponctuel, linéaire, linéaire variable en hauteur, surfacique, surfacique variable en hauteur, augmentation et gradient de température, moment, etc. Les charges peuvent être introduites aux nœuds et aux barres.

Les charges surfaciques sont introduites sur des panneaux définis géométriquement par l'utilisateur au moyen d'un polygone fermé. Ces charges peuvent être appliquées sur toute la surface du panneau et sur les surfaces polygonales contenues dans le panneau. L'utilisateur indique également la direction de la répartition unidirectionnelle des charges introduites sur le panneau, qui doit être parallèle à l'un des côtés du panneau.

La répartition de toutes les charges appliquées sur le panneau est isostatique, et s'effectue sur les barres contenues dans le panneau qui ne sont pas parallèles à la direction de répartition. Dans le cas de charges définies sur une surface du panneau, la répartition ne concerne que les barres les plus proches de la surface définie.

Dans les Structures 3D intégrées de CYPECAD, il est également possible de définir des charges de surface de la même manière que dans CYPE 3D. Les vidéos suivantes fournissent des informations détaillées sur :

• L'introduction et l'édition des charges surfaciques
• L'introduction et l'édition des panneaux

Il est possible de définir des déplacements prescrits dans les encastrements et les appuis, et des rotations prescrites dans les encastrements. Ces déplacements et rotations vont provoquer des efforts sur les barres de sorte que, lors de leur définition, il est nécessaire d'attribuer leurs effets à une hypothèse de charge.

Typologie de nœuds

La typologie des nœuds est extrêmement complète. Il est possible de définir des liaisons intérieures et des coactions extérieures. Les coactions extérieures permettent de définir des nœuds articulés, encastrés, semi-encastrés, des appuis élastiques (ressorts), des appuis avec déplacements libres selon un plan ou une droite, etc.

Il est possible de définir des Attaches entre nœuds. Les attaches de nœuds sont utilisées pour indiquer que deux nœuds ou plus ont des déplacements égaux dans toutes les hypothèses. L'égalisation des déplacements peut être établie dans une, deux ou trois directions selon les axes globaux X, Y et Z. Le numéro correspondant à chaque groupe ou ensemble de nœuds dont les déplacements sont attachés est affiché à l'écran.

Il convient de prendre en compte que, pour deux nœuds ou plus ayant des déplacements égaux entre eux, il doit exister dans la structure un élément ou une disposition constructive qui matérialise efficacement l'hypothèse d'égalité des déplacements.

Il n'est pas permis d'attribuer des attaches à des nœuds faisant partie des bords des cadres contreventés lorsque le déplacement attaché possède une projection sur le plan du cadre contreventé.

Élément structural de type 'Tirant'

La pièce fait partie d'un cadre contreventé et ne travaille qu'en traction. Il est possible d'attribuer des sections transversales constituées de profilés de type plate bande laminée, cornière laminée, rond plein ou carré plein.

Plus d’informations sur ces éléments structuraux sont disponibles sur la page Barres définies comme des éléments structuraux de type 'Tirant'.

Élément structural de type 'Poteau'

La pièce est un poteau et doit être verticale. Les sections qui peuvent être utilisées sont les suivantes :

• Béton armé de sections rectangulaires et circulaires
  Plus d'informations sur ce module, commun à CYPE 3D et CYPECAD, qui permet aux deux logiciels de dimensionner ces éléments structuraux, sont disponibles sur la page Poteaux en béton armé.
  
• Sections en acier
  Elles peuvent être constituées de profilés en acier laminé, reconstitué soudé ou formé à froid.
  
• Sections mixtes en béton et en acier
  Plus d'informations sur ce module, commun à CYPE 3D et CYPECAD, qui permet aux deux logiciels de dimensionner ces éléments structuraux sont disponibles sur la page Poteaux mixtes acier-béton.
  

Plus d’informations sur ces éléments structuraux sont disponibles sur la page Barres définies comme des éléments structuraux de type 'Poteau'.

Élément structural de type 'Poutre'

La pièce est une poutre, elle ne peut pas être verticale et ne doit pas être tournée autour de son axe longitudinal. Les sections qui peuvent être utilisées sont les suivantes :

• Béton armé de sections rectangulaires, en L, en T, etc., treillis ou précontraintes
  Plus d’informations sur ce module, commun à CYPE 3D et CYPECAD, qui permet aux deux logiciels de dimensionner ces éléments structuraux, sont disponibles sur la page Poutres en béton armé.
  
• Sections en acier
  Elles peuvent être constitués de sections en acier laminé, reconstitué soudé ou formé à froid.
  
  Lorsqu'une pièce est définie comme une poutre, la poutre est constituée d'une seule pièce. Toutefois, le logiciel permet de définir des poutres continues composées de plusieurs poutres.
  
• Bois
  Ils peuvent être constitués de sections rectangulaires en bois scié ou lamellé-collé. Plus d’informations sur ce module, commun à CYPE 3D et CYPECAD, qui permet aux deux logiciel de dimensionner ces éléments structuraux, sont disponibles sur la page Profilés bois.
  

Plus d’informations sur ces éléments structuraux sont disponibles sur la page Barres définies comme éléments structuraux de type 'Poutre'.

Autres caractéristiques des barres

Flambement et déversement

CYPE 3D permet à l’utilisateur d’introduire les coefficients β de flambement ou la longueur de flambement, le coefficient de moments et le coefficient C1 de la formule du moment critique du déversement (s'il est défini dans la norme sélectionnée) pour chaque barre. En général, chaque norme donne des valeurs distinctes pour ces coefficients associés à différentes distributions du moment fléchissant entre les points de contreventement.

La longueur de flambement des barres peut également être calculée automatiquement par une méthode approchée, basée sur des formules communément acceptées qui nécessite que l'utilisateur définisse la structure comme déformable ou non. Pour chaque barre, il est également possible d'activer la vérification au déversement.

Limites de flèche

Le logiciel permet à l'utilisateur de limiter la flèche des barres pour que le dimensionnement des profilés prenne en compte la restriction imposée (en plus de la contrainte, de l'élancement, du voilement, etc.). L'utilisateur peut imposer des limites aux flèches maximale et relative, aussi bien pour leurs valeurs absolues que pour leurs valeurs relatives à la longueur entre extrémités et points d'inflexion de la déformée. La flèche peut être définie comme étant sécante ou tangente à une des extrémités. Il est également possible de définir une pièce composée de plusieurs barres alignées afin que le logiciel en vérifie la flèche comme s'il s'agissait d'une barre unique. Les fenêtres contenant ces options disposent d'aides qui définissent parfaitement les types de flèches que l'utilisateur peut limiter et la longueur servant de référence à la flèche relative.

Ajustages, déplacements et rotations

Lors de l'introduction des barres, il est possible de réaliser des ajustages, des déplacements et des rotations par rapport à l'axe d'introduction de la barre. L'excentricité produite par ces ajustages et déplacements est prise en compte dans le calcul, permettant ainsi à l'utilisateur de considérer la véritable position relative des barres entre elles.

Coefficients d'encastrement et rigidités en rotation

Aux extrémités des pièces (barres ou ensemble de barres alignées formant une pièce), le logiciel permet d'attribuer les coefficients d'encastrement xy et xz ou d'attribuer des rigidités en rotation dans ces plans. La définition des rigidités en rotation permet de modéliser les assemblages pour lesquels il est fondamental de considérer la rigidité à la rotation, comme dans le cas des assemblages boulonnés.

Dans chaque assemblage boulonné dimensionné, le logiciel (pour toutes les combinaisons d'efforts agissant) les rigidités en rotation de chaque pièce encastrée à l'assemblage et sélectionne une valeur de la rigidité en rotation pour chaque extrémité de pièce, qui sera celle proposée par l'utilisateur pour un re-calcul de la structure.

Après le calcul, si la rigidité en rotation introduite par l'utilisateur dans les pièces encastrées aux assemblages boulonnés diffère de plus de 20% de celle proposée par le logiciel ou si elle n'est pas définie, le logiciel émet une alerte.

CYPE 3D permet à l'utilisateur d'attribuer automatiquement les rigidités en rotation proposées par le logiciel et de revoir celles souhaitées afin de décider dans chaque cas des rigidités en rotation à adopter.

Plus d'informations sur les considérations réalisées par CYPE 3D des rigidités en rotation dans la section « Rigidités en rotation aux extrémités des pièces » de la page Assemblages boulonnés.

Plaques dans CYPE 3D

CYPE 3D offre la possibilité de définir des éléments de plaque. Les plaques sont des éléments plans bidimensionnels d'épaisseur constante et sans ouvertures, dont le périmètre est défini par un polygone.

Pour les besoins du calcul, les plaques sont introduites dans la matrice de raideur globale de la structure via un modèle d'éléments finis tridimensionnels de plaque plane triangulaires à six nœuds (quadratiques). Le type d'élément utilisé est basé sur la superposition de deux éléments découplés localement : l'un apportant la raideur axiale (efforts de membrane) et l'autre la raideur à la flexion (efforts de plaque).

Pour chaque plaque, il est possible de définir :

• Épaisseur et module de réaction
  E dans la direction Z locale.
• Matériau
  Béton, acier laminés, acier formé à froid, aluminium et générique (en spécifiant le module d’élasticité et le coefficient de Poisson).
• Position
  Par rapport au plan d’introduction.
• Discrétisation
  Il est possible de contrôler la densité du maillage en définissant la dimension maximale du triangle dans les directions x et y locales.
• Orientation des axes
• Liaison intérieure
  Liaison intérieure des arêtes avec d'autres éléments de la structure.
• Liaison extérieure
  Il est également possible de définir la liaison extérieure des arêtes, mais dans ce cas, cela s'applique à toutes les plaques qui partagent l’arête. Les possibilités de liaison extérieure sont les mêmes que celles disponibles pour les nœuds de CYPE 3D.
• Bandes d’intégration
  Les bandes d'intégration dans les plaques définissent des lignes sur lesquelles, pour une largeur de bande donnée, les efforts correspondant à la plaque sont intégrés pour obtenir les efforts de barre.

CYPE 3D permet d'inclure, dans la conception des éléments structuraux en acier laminé et reconstitué soudé, les principales spécifications et exigences liées aux trois systèmes sismorésistants les plus répandus, définis par la norme américaine AISC 341-10 (Seismic Provisions for Structural Steel Buildings) : Portiques résistants au moment, Portiques avec contreventements concentriques et Portiques avec contreventements excentriques.

CYPE 3D effectue également le calcul, le dimensionnement et la vérification d'assemblages préqualifiés selon la norme ANSI/AISC 358-10 (Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications) et ANSI/AISC 341-10 (Seismic Provisions for Structural Steel Buildings).

Pour plus d'informations sur ces caractéristiques de CYPE 3D, veuillez consulter la page sur les systèmes sismorésistants et assemblages préqualifiés.

Contrôle de résistance au feu

Avec le module Contrôle de résistance au feu, CYPECAD et CYPE 3D réalisent :

• Pour les poteaux, les poutres et les barres en acier
  Le contrôle de la résistance au feu et le dimensionnement du revêtement de protection selon l'Eurocode (EN 1992-1-2 :2004 et EN 1993-1-2 :2005) et la norme espagnole CTE.
  
• Pour les poutres et les barres en bois
  Le contrôle de la résistance au feu et le dimensionnement des sections en bois face à l'action du feu afin qu’elles soient conformes à la norme sélectionnée (Eurocode 5, CTE DB SE-M ou NBR 7190).
  
  

Plus d'informations sur cette vérification dans les logiciels CYPE sur la page Résistance au feu.

• Assemblages I. Soudés. Hangars composés de profilés laminés et soudés en I
  
  • Normes implémentées pour le calcul des assemblages soudés
  • Typologie des assemblages implémentés
  • Options de calcul
  • Dimensionnement des assemblages soudés
  • Consultation des assemblages soudés
  • Plaques d’ancrage dimensionnées avec le module Assemblages I
  • Récapitulatifs des assemblages soudés
  • Plans des assemblages soudés

• Assemblages II. Boulonnés. Hangars composés de profilés laminés et soudés en I
  
  • Normes implémentées pour le calcul des assemblages boulonnés
  • Typologie des assemblages boulonnés implémentés
  • Options de calcul
  • Assemblages boulonnés précontraints et non précontraints
  • Dimensionnement des assemblages boulonnés
  • Consultation des assemblages boulonnés
  • Récapitulatifs des assemblages boulonnés
  • Plans des assemblages boulonnés

• Assemblages III. Soudés. Portiques de bâtiment composés de profilés laminés et soudés en I
  
  • Normes implémentées pour le calcul des assemblages soudés de bâtiment
  • Typologie des assemblages soudés de bâtiment implémentés
  • Options de calcul
  • Dimensionnement des assemblages soudés de bâtiment
  • Consultation des assemblages soudés
  • Plaques d’ancrage dimensionnées avec le module Assemblages III
  • Récapitulatifs des assemblages
  • Plans des assemblages soudés

• Assemblages IV. Boulonnés. Profilés laminés et boulonnés en I pour portiques de bâtiment
  
  • Normes implémentées pour le calcul des assemblages boulonnés de bâtiment
  • Typologie des assemblages boulonnés de bâtiment implémentés
  • Options de calcul
  • Assemblages boulonnés précontraints et non précontraints
  • Dimensionnement des assemblages boulonnés
  • Caractéristiques des assemblages boulonnés dimensionnés de bâtiment
  • Consultation des assemblages boulonnés
  • Plaques d’ancrage dimensionnées avec le module Assemblages IV
  • Récapitulatifs des assemblages
  • Plans des assemblages boulonnés

Options de calcul pour les plaques d’ancrage

Les options de calcul des plaques d'ancrage sont configurées dans la boîte de dialogue  ‘Options’ (menu Plaques d'ancrage > Options).

Vérifications aux plaques d’ancrage

CYPE 3D effectue les vérifications suivantes pour dimensionner les plaques d'ancrage (en assumant l'hypothèse de la plaque rigide) :

• Dans le béton sur lequel appuie la plaque est vérifiée :
  • La contrainte de compression : La contrainte de compression dans l'interface plaque d'ancrage - béton doit être inférieure à la contrainte admissible du béton qui dépend de la nature de chaque combinaison.

Les semelles peuvent être en béton armé ou en béton massif, d'épaisseur constante ou variable, et le logiciel peut les dimensionner de façon à ce qu'elles soient carrées, rectangulaires, excentriques, en coin ou centrées. Le calcul et le dimensionnement des semelles font partie d'un module de CYPE 3D.

Les semelles sur pieux admettent plusieurs pieux. Leur typologie est très large. Les semelles peuvent être de 1, 2, 3 et 4 pieux, être linéaires et rectangulaires avec un nombre quelconque de pieux, pentagonales de 5 et 6 pieux ou encore hexagonales de 6 et 7 pieux. Le calcul et le dimensionnement des semelles sur pieux fait partie d'un module de CYPE 3D.

Les poutres arrivant aux semelles superficielles comme aux semelles sur pieux peuvent être de liaison ou de redressement. Le dimensionnement des poutres est inclus dans le module des semelles.

Les poutres arrivant aux semelles superficielles comme aux semelles sur pieux peuvent être de liaison ou de redressement. Le dimensionnement des poutres est inclus dans le module des semelles.

CYPE 3D permet de choisir l'équilibre des poutres de redressement en sélectionnant le type de loi des contraintes modélisant la réponse du terrain qui agira sous la semelle, afin de calculer les efforts sur la poutre de redressement et les contraintes du terrain.

• Diagramme rectangulaire des contraintes sous la semelle :

En sélectionnant cette option, la poutre est supposée parfaitement centrée, ce qui implique un diagramme rectangulaire des contraintes du terrain.

Il est possible de considérer une poutre n'étant pas parfaitement centrée, c'est-à-dire qu'il se produit une certaine rotation de la semelle qui donne naissance à un diagramme trapézoïdal des contraintes et implique donc un relâchement des efforts agissant sous la poutre. Si le diagramme des contraintes sous la semelle vient à être trapézoïdal, sa résultante se déplace vers le poteau, produisant ainsi une réduction du moment de la poutre d'environ 10%.

CYPE 3D importe des fichiers générés dans des logiciels CAO au format DWG ou DXF de deux ou trois dimensions, ce qui permet de générer automatiquement la géométrie de la structure (tout en sélectionnant les éléments à importer classés par calques, entités, couleurs ou types de ligne).

CYPE 3D importe des fichiers générés dans des logiciels CAO au format DWG ou DXF de deux ou trois dimensions, ce qui permet de générer automatiquement la géométrie de la structure (tout en sélectionnant les éléments à importer classés par calques, entités, couleurs ou types de ligne).

Le logiciel dispose également d'autres outils facilitant l'introduction des données: Zoom, Redessiner, Orthogonalité, Annuler, Rétablir, Répéter la dernière sélection d'éléments, etc. Il est également possible de réaliser des accroches (extrémité, point milieu, perpendiculaire, plus proche et intersection) et des repérages (prolongation, perpendiculaire, orthogonal) sur les éléments de la structure.

La génération des vues permet de travailler avec des fenêtres 2D et 3D de façon totalement interactive et avec une connectivité totale. De plus, dans les vues 3D apparaissant à l'écran, se dessine le plan de la vue 2D dans lequel se trouve le curseur.

CYPE 3D possède également des fonctions permettant de réaliser des générations automatiques telles que la génération de nœuds, de barres et de mailles spatiales formées de tétraèdres. D'autre part, il est capable de créer un nombre illimité de portiques parallèles à partir d'un seul.

Les éléments sont cotés sans introduction de coordonnées ou de maille rigides. Lorsqu'un nœud ou une barre est introduit, le logiciel leur attribue des coordonnées qui dépendent de la position du curseur par rapport aux lignes de référence accrochées. Par la suite, l'utilisateur peut soit dimensionner les nœuds, soit laisser les coordonnées attribuées.

Calcul avec des multiprocesseurs

CYPECAD et CYPE 3D utilisent, lors du calcul des structures, le potentiel offert par les multiprocesseurs.

Pour accéder à ces prestations, CYPECAD et CYPE 3D disposent du module commun « Calcul en parallèle avec jusqu'à huit processeurs » qui permet de réduire substantiellement de temps de calcul :

La page Utilisation des multiprocesseurs fournit plus d'informations sur ce module, ainsi qu'une étude comparative montrant les temps de calcul avec et sans utilisation des multiprocesseurs.

Résultats, plans et récapitulatifs

Les diagrammes et courbes enveloppes des efforts et des déformations peuvent être consultés à l’écran de manière graphique ou analytique.

La possibilité de vérification des barres à l'écran (contrainte, voilement, élancement, flèche, etc.) permet une correction manuelle ou automatique jusqu'au dimensionnement final.

Le logiciel dessine les plans de n'importe quelle vue de la structure, en y incluant toutes les informations souhaitées, y compris les élévations avec les dimensions réelles du profilé. Les plans peuvent être exportés aux formats DXF et DWG ou dessinés par imprimante ou plotter.

Il génère des vues 3D en perspectives coniques ou isométriques avec les profilés à l'échelle. Ces vues 3D peuvent être imprimées et exportées à des fichiers aux formats DXF, DWG, EMF, BMP et JPG. Les éléments peuvent y être présentés avec des textures qui ressemblent aux couleurs réelles de leurs matériaux. L'utilisateur peut représenter la vue 3D avec ou sans matériaux :

• Sans matériaux
  Affiche les couleurs qui différencient les éléments dans la vue 3D, même s'il s'agit du même matériau.
• Avec matériaux
  Affiche les éléments de la vue 3D avec des textures qui ressemblent à leurs couleurs réelles.

Une liberté totale est accordée pour se déplacer à l'intérieur de la structure dans une perspective conique.

Il obtient des récapitulatifs de données des nœuds, des barres et ces charges ; de résultats des déplacements, des réactions, des efforts, des contraintes, des flèches, des semelles, des plaques d'ancrage, etc. de la structure. Il comprend des récapitulatifs de métrés. Ces récapitulatifs peuvent être exportés aux formats TXT, HTML, PDF et RTF. Ils peuvent également être prévisualisés.

Récapitulatifs détaillés des vérifications des états limites ultimes

CYPECAD, CYPE 3D et les Structures intégrées de CYPECAD génèrent des récapitulatifs détaillés des vérifications des états limites ultimes des profilés en acier et en aluminium.

Ces récapitulatifs contiennent toutes les vérifications réalisées par le logiciel pour le dimensionnement des profilés et constituent une documentation importante avec laquelle l'utilisateur peut :

• Vérifier le dimensionnement des profilés
• Optimiser le dimensionnement des profilés

Le niveau de détail de ces récapitulatifs leur confère également un caractère didactique qui permet à l'utilisateur de connaître toutes les vérifications auxquelles est soumis un profilé.

Plus d'informations sur ces documents (manière d'obtention, types de profilés et normes pour lesquels ils peuvent être générés, etc.) sur Récapitulatifs détaillés des vérifications des états limites ultimes.