Plaques planes

Plaques planes

Les plaques sont des éléments plans bidimensionnels d’épaisseur constante et sans ouvertures, dont le périmètre est défini par un polygone. Elles sont saisies et analysées dans CYPE 3D et peuvent être en béton, en acier laminé, en acier formé à froid, en aluminium ou en matériau générique (en spécifiant le module d’élasticité et le coefficient de Poisson).

Caractéristiques générales des plaques

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 rigidité 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 rigidité axiale (efforts de membrane) et l’autre la rigidité 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 laminé, 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.

Ci-dessous sont présentés quelques exemples graphiques de structures créées avec des plaques dans CYPE 3D :

Interaction avec d’autres éléments

Interaction avec d’autres éléments jusqu’à la version 2016.f

Les plaques sont connectées entre elles et au reste de la structure explicitement par leurs arêtes. Les interactions possibles sont les suivantes :

  • Plaque – Plaque
    Deux plaques sont connectées si elles ont une ou plusieurs arêtes en commun. Dans l’exemple suivant, les plaques sont connectées par l’arête définie entre les nœuds N2 et N3.
  • Plaque – Extrémité de barre
    Une barre peut être connectée à une plaque par un nœud commun.
  • Plaque – Barre dans une arête
    Une barre est connectée à une plaque si elle est complètement contenue dans l’une de ses arêtes.

Interaction avec d’autres éléments jusqu’à la version 2016.g

En plus des possibilités d’interaction des plaques et des autres éléments mentionnés dans la section précédente, à partir de la version 2016.g, les options suivantes sont possibles :

  • Plaque – Barre à l’intérieur
    Une barre est connectée à une plaque si elle la traverse. La barre peut être totalement ou partiellement contenue.
  • Plaque – Extrémité d’une barre à l’intérieur
    Une barre est connectée à une plaque si l’un de ses nœuds d’extrémité est contenu dans la feuille.
  • Plaque – Plaque superposée
    Une plaque est connectée à une autre plaque si les deux sont contenues dans le même plan et se chevauchent. Dans la zone de chevauchement, les propriétés et les charges de la plaque ayant la plus petite surface sont appliquées.

En aucun cas il n’est permis qu’une plaque soit entièrement recouverte par d’autres plaques.

  • Arête de la plaque – Intérieur de la plaque
    Une plaque est connectée à une autre plaque dans les parties des arêtes de l’une qui sont contenues dans l’autre.
  • Plaque – Nœud à l’intérieur
    Un nœud est connecté à une plaque s’il est contenu dans celle-ci. Les possibilités d’édition de la liaison intérieure d’un tel nœud sont les mêmes que dans tout autre cas. Cette interaction permet d’introduire des charges ponctuelles dans les plaques.

Introduction de données

Définition géométrique, matériau utilisé, discrétisation et bandes d’intégration

Dans le menu ‘Plaques’ se trouvent les options permettant de saisir les données relatives aux plaques (Nouvelle, Déplacer, Effacer, Décrire la section, Décrire position, Discrétisation, Inverser le sens de l’axe Z, Définir le sens de l’axe X, Décrire matériau, Bandes d’intégration, Liaison intérieure, Liaison extérieure, Unir, Diviser, Rechercher).

Chacune de ces options propose des textes d’aide expliquant leur fonctionnement.

Importation de fichiers de texte

Le format d’importation du fichier texte (menu Outils > Importer fichiers texte) a été élargi afin d’importer les éléments de la plaque. Lorsque cette option est activée, une aide s’affiche et fournit des informations sur le format que doivent avoir les fichiers texte pour pouvoir importer correctement une structure.

Importation à partir de fichiers DWG et DXF

Les entités 3DFace, Polyfacemesh et Polygomesh sont importées comme éléments de plaque dans les calques où elles sont définies.

Définition de charges

Il existe deux façons d’introduire des charges sur les plaques. La première consiste à utiliser les options disponibles dans le menu ‘Charges’, qui sont analogues à celles disponibles pour les barres ou les nœuds. La seconde consiste à placer la plaque dans le périmètre d’un panneau de charges.

Dans le premier cas, les charges qui peuvent être introduites sont des charges surfaciques appliquées sur toute la surface de la plaque, leur direction d’application pouvant être l’axe z global ou l’axe z local de la plaque.

Dans le second cas, deux restrictions doivent être prises en compte :

  • Si un panneau de charges contient une plaque, il doit être entièrement recouvert de plaques.
  • Si une plaque est en contact avec l’une des charges surfaciques du panneau, la charge doit recouvrir complètement la plaque. Dans ces conditions, les charges générées sont à nouveau des charges surfaciques sur l’ensemble de la plaque, mais leur direction et leur sens dépendent de ceux définis pour le panneau et les charges surfaciques.

Consultation d’efforts

Il existe deux façons de consulter des efforts sur une plaque :

  • Consultation d’efforts dans les bandes d’intégration 
  • Visualisation d’isovaleurs

Consultation d’efforts dans les bandes d’intégration

La consultation des efforts dans les bandes d’intégration s’effectue comme s’il s’agissait d’une barre, par le biais des options déjà disponibles dans des versions précédentes en accédant au menu calcul.

Il faut remarquer que les bandes d’intégration des 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 la barre. La définition des bandes d’intégration est disponible dans le menu ” Plaques “.

Visualisation d’isovaleurs

L’option “Déformé et isovaleurs de la fenêtre active” a été implémentée. Elle permet de consulter la déformation et les isovaleurs des éléments visibles dans la fenêtre actuellement active. Dans cette option, il est possible de visualiser :

  • La déformée de la combinaison actuelle sélectionnée, y compris tous les éléments de la structure, et la visualisation de leur animation.
  • Les déplacements des éléments de la plaque au moyen d’isovaleurs. Les valeurs qui peuvent être visualisées sont :
    • Déplacement total
    • Déplacement dans l’axe X global, Y global ou Z global
    • Rotation autour de l’axe X global, Y global ou Z global
  • Les efforts des éléments de la plaque dans les axes locaux de la feuille au moyen d’isovaleurs.
  • Les efforts des éléments de la plaque dans les axes locaux de la plaque au moyen d’isovaleurs. Les efforts qui peuvent être visualisées sont les suivantes :
    • Normal X
    • Normal Y
    • Tangentielle XY
    • Tangentielle XZ
    • Tangentielle YZ
    • Contrainte normale maximale
    • Contrainte normale minimale
    • Contrainte tangentielle maximale
  • Ces contraintes, à leur tour, peuvent être filtrées par :
    • Face supérieure
    • Face inférieure
    • Maximum des deux faces
    • Minimum des deux faces
    • Maximum absolu des deux faces

Grâce à la visualisation d’isovaleurs, il est possible de garder plusieurs fenêtres ouvertes simultanément avec des informations différentes dans chacune d’elles.

La configuration des différentes fenêtres d’isovaleurs est associée à chacune des vues de la structure 3D de CYPE et est maintenue lorsque le logiciel est ouvert, même si la fenêtre d’isovaleurs est fermée.

Récapitulatifs

Les récapitulatifs que le logiciel permet d’obtenir en termes de plaques sont les suivants :

  • Matériaux utilisés
  • Description des plaques
  • Métré des plaques par matériau
  • Métré de la surface des plaques par matériau
  • Charges sur plaques
  • Efforts dans les bandes d’intégration par hypothèses
  • Efforts dans les bandes d’intégration par combinaisons
  • Efforts dans les bandes d’intégration par enveloppes

Permis dans la licence d’utilisateur

Afin de pouvoir utiliser des plaques dans CYPE 3D, il est nécessaire que la licence d’utilisateur dispose des permis nécessaire pour le logiciel CYPE 3D.

Versions de CYPE 3D

CYPE 3D (sans modules)

La version de base de CYPE 3D (sans modules) calcule des structures tridimensionnelles de nœuds et de barres avec des profilés en acier, en béton et des matériaux génériques, et des plaques planes. Elle permet de réaliser des tirants travaillant uniquement en traction et d’obtenir le dimensionnement et la vérification des barres de profilés en acier. Il est possible d’élargir les prestations de cette version de base de CYPE 3D en ajoutant l’un des modules de CYPE 3D à la licence d’utilisation.

CYPE 2D

Version de CYPE 3D limitée aux calculs bidimensionnels. Elle dispose optionnellement des mêmes modules que CYPE 3D.

CYPE 3D version étudiants

Version de CYPE 3D limitée à 50 nœuds et 50 barres. Il n’est pas possible d’inclure des modules et le dimensionnement et l’optimisation des profilés sont limités à des ouvrages ne dépassant pas 10 nœuds et 10 barres.

Autres prestations

Modules de CYPE 3D

Afin d’avoir accès aux autres fonctionnalités offertes par le logiciel, il existe plusieurs modules dont les informations sont disponibles sur la page Modules de CYPE 3D.

Interopérabilité avec d’autres systèmes

CYPECAD, les Structures 3D intégrées de CYPECAD et CYPE 3D peuvent exporter la structure calculée et dimensionnée vers TEKLA Structures. Plus d’informations sur les options d’exportation sont disponibles sur Comment exporter de CYPE vers TEKLA® Structures ?