Module - CYPECAD - CYPE 3D - Assemblages IV. Boulonnés – Portiques de bâtiment avec des profilés laminés et armés en I

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UN4

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Module - CYPECAD - CYPE 3D - Assemblages IV. Boulonnés – Portiques de bâtiment avec des profilés laminés et armés en I

Assemblages boulonnés de profilés laminés et boulonnés en I pour portiques de bâtiment

Le module « Assemblages III: Portiques pour bâtiments avec profilés en I. Assemblages soudés » permet à CYPECAD, à ses Structures 3D intégrées et à CYPE 3D de réaliser le calcul et le dimensionnement automatique des assemblages boulonnés de profilés laminés et armés en I des types les plus courants dans les portiques de bâtiment. Les types d’assemblages dimensionnés par la module Assemblages IV et les normes pouvant être utilisées sont disponibles dans, respectivement, Typologie des assemblages boulonnés de bâtiment implémentés et Normes implémentées pour le calcul des assemblages boulonnés de bâtiment.

Typologie des assemblages boulonnés de bâtiment implémentés

⁽¹⁾ Les assemblages avec poteau continu peuvent uniquement être introduits dans CYPE 3D ou dans les Structures 3D intégrées de CYPECAD. Dans CYPECAD, les poteaux qui arrivent à l'assemblage sont de transition ou d'extrémité.

Options de calcul

Les options de calcul pour les assemblages soudés et boulonnés peuvent être configurées dans la boîte de dialogue Options, à laquelle accéder des deux manières suivantes :

Dans CYPECAD et ses Structures 3D intégrées :
- Onglet Entrée de poutres > menu Ouvrage > Options de calcul des assemblages
- Onglet Résultats > menu Assemblages > Options de calcul des assemblages
Dans CYPE 3D :
- Menu Assemblages > Options

Cette boîte de dialogue possède trois onglets :

Visserie non précontrainte
Contient des options de calcul pour la visserie non précontrainte (normes des séries de boulons, classes d'acier des vis et diamètre disponibles). Ces options affectent seulement le calcul des assemblages boulonnés.
Visserie précontrainte
Contient les options de calcul pour la visserie précontrainte (normes des séries des boulons, classe d'acier des boulons, diamètres disponibles et classe de surface de frottement).Contrairement à ce qui se passe avec la visserie non précontrainte, les normes de boulons sont exclusives (recommandation de la norme). Il faut indiquer le type de surface de frottement pour réaliser la vérification au glissement. Dans cette boîte de dialogue, le logiciel définit également les caractéristiques du type de surface sélectionné, selon l'article de la norme choisie. Les options sélectionnées ici affectent uniquement le calcul des assemblages boulonnés.
Raidisseurs
Contient deux groupes d'options qui permettent de configurer la disposition des raidisseurs :
- Raidisseurs à l'extrémité des jarrets
  Deux options sont disponibles pour forcer le logiciel à toujours disposer des raidisseurs : une pour les assemblages poteau-poutre et une pour les assemblages en faîtage. Elles affectent le calcul des assemblages boulonnés du module Assemblages I et le calcul des assemblages boulonnés du module Assemblage II.
  
  Que cette option soit activée ou non, le logiciel prévoit toujours des raidisseurs à l'extrémité des jarrets s'ils sont requis par le calcul.
- Raidisseurs pour poutres encastrées dans l'âme du poteau
  Permet d'activer la recoupe des raidisseurs pour les poutres encastrées dans l'âme des poteaux. Seuls les assemblages boulonnés du module Assemblages III sont affectés (les autres modules ne considèrent pas les assemblages des poutres encastrées à l'âme des poteaux).
  
  Cette option n'implique pas de changement dans la vérification structurale mais prend en compte les aspects liés à l'esthétique et la quantité d'opérations de coupe dans la phase de fabrication. Lors de l'activation de la recoupe, celle-ci se fait en suivant les réquisitions suivantes :
  - Le plus petit côté de la recoupe doit être supérieur à 10mm
  - L'angle formé par le côté incliné de la recoupe avec la perpendiculaire à l'âme du poteau doit être supérieur à 15 degrés.

Assemblages boulonnés précontraints et non précontraints

CYPECAD, CYPE 3D et les Structures intégrées de CYPECAD permettent de calculer les assemblages boulonnés avec des boulons précontraints ou non précontraints. Cette option se trouve dans la boîte de dialogue Calcul (menu Calcul > Calculer) ou dans la boîte de calcul des assemblages (menu Assemblages > Calculer).

Lorsque la structure est calculée en considérant l'effet du séisme, le logiciel oblige ou recommande l'utilisation de boulons précontraints en fonction de la norme sismo-résistance utilisée. Si cette norme oblige l'utilisation de boulons précontraints pour le assemblages, le logiciel sélectionne cette option et ne permet pas qu'elle soit désactivée. Si la norme sismo-résistante n'oblige pas à utiliser des boulons précontraints, le logiciel rappelle à l'utilisateur que cela est conseillé, comme il est recommandé dans l'Eurocode 8.

Lorsque des boulons précontraints sont utilisés, le logiciel indique les classes des surfaces de frottement qui doivent être utilisées dans le cas où la surface de frottement sélectionnée par l'utilisateur dans les « Options de calcul » ne soit pas adaptée.

Si les alertes ne sont pas pris en compte par l'utilisateur, il est possible que l'assemblage boulonné précontraint ne soit pas dimensionné par le logiciel. Dans ce cas, lorsque l'utilisateur consulte les assemblages après le calcul, le programme.

Dimensionnement des assemblages boulonnés

Caractéristiques générales

Si, lors du processus de calcul de la structure, des nœuds dont les configurations sont conformes aux types de nœuds résolus par le logiciel sont détectés, ce dernier dimensionne les assemblages et produit les plans avec les détails constructifs, leurs vues 3D et leurs récapitulatifs de vérifications et de métrés.

Dans le dimensionnement des assemblages boulonnés, le logiciel calcule les dimensions des plaques et des raidisseurs, une disposition des boulons optimale et les gorges des correctes des soudures nécessaires pour une bonne transmission des contraintes dans l'union.

Le programme dimensionne les assemblages boulonnés via une platine frontale ou une platine latérale :

Assemblages encastrés via une plaque frontale. Ce type de solution est utilisé par le programme dans les encastrements des poutres aux poteaux, dans les raccordements de pièces et à la rencontre de poutres en faîtage.
Assemblages articulés via une plaque latérale. Ce type de solution est utilisé par le programme dans les articulations des poutres aux âmes et aux ailes des poteaux.

Extrémités indéformables des barres

Lorsque les assemblages soudés ou boulonnés sont calculés, ou lorsque la structure est calculée avec les assemblages, le programme analyse dans chaque nœud de l'ouvrage la disposition spatiale des barres et les conditions d'articulation de manière à dimensionner les nœuds des barres d'acier et à générer les extrémités rigides dans lesquelles les portions de barres sont considérées indéformables pour être contenues dans le nœud.

Rigidités rotationnelles aux extrémités des pièces

Dans les extrémités des pièces (barres ou ensemble de barres alignées formant une pièce), le programme permet d'assigner les coefficients d'encastrement xy et xz ou d'assigner les rigidités rotationnelles dans ces plans. La définition des rigidités rotationnelles permet la modélisation des assemblages pour lesquelles il est fondamental de considérer la rigidité à la rotation, comme dans le cas des assemblages boulonnés.

Dans chaque assemblage boulonné dimensionné, le programme calcule également (pour toutes les combinaisons d'efforts agissants) les rigidités rotationnelles de chaque pièce encastrée à l'assemblage et sélectionne une valeur pour chaque extrémité de pièce qui sera celle proposée par l'utilisateur pour un recalcul de la structure. La rigidité proposée sera la plus petite de celles calculées dans chaque pièce, laquelle correspondra à celle de plus grand moment positif ou négatif.

Tras el cálculo y en las piezas empotradas a uniones atornilladas, Après le calcul et dans les pièces encastrées aux assemblages boulonnés, si l'utilisateur n'a pas défini la rigidité rotationnelle ou si la valeur introduite diffère de plus de 20% de celle proposée par le programme, un avis est émis. Cela apparaît également sous forme d'avertissement dans le rapport final de calcul ou dans l'option Montrer les messages d'erreur du menu Calcul.

L'option Gestion des rigidités rotationnelles du menu Unions permet à l'utilisateur de gérer la substitution des valeurs qu'il avait lui-même introduites par celles proposées par le programme (dans les extrémités des pièces encastrées via des assemblages boulonnés dimensionnés par le programme). Cette option active une boîte de dialogue avec deux possibilités :

Revoir les valeurs de rigidité rotationnelle assignées
Affiche en vert les extrémités de pièce dont les rigidités rotationnelles s'ajustent à celles proposées par le programme et affiche en rouge celles ayant une rigidité différant de plus de 20% de celle proposée.

En positionnant le curseur sur une des extrémités de la pièce, le programme affiche un cadre contenant les messages associés à cette extrémité et fait ressortir en bleu cyan toutes les extrémités de la pièce de la structure faisant partie du même type d'assemblage et ayant la même rigidité rotationnelle assignée.

En sélectionnant l'extrémité de la pièce souhaitée, le logiciel affiche une boîte de dialogue contenant des informations sur le type d'encastrement assigné à l'extrémité de la pièce et sur la valeur de rigidité rotationnelle proposée par le programme, ainsi que sur le graphique de comportement de l'assemblage, représenté par la courbe moment-rotation.

Dans cette boîte de dialogue, il est possible de de conserver les valeurs d'origine ou de les modifier. En les changeant, la modification affecte toutes les pièces du même type (celles ressortant en bleu cyan lors de la sélection d'une extrémité). Dans cette boîte de dialogue, une aide informative est également disponible (icône ) dans laquelle sont minutieusement détaillés les critères suivis par le programme pour obtenir la rigidité rotationnelle proposée à l'utilisateur.
Assigner la valeur proposée de rigidité rotationnelle à toutes les pièces
Assigne automatiquement les valeurs de rigidités rotationnelles proposées par le programme aux extrémités de pièces suivantes (uniquement aux extrémités de pièces encastrées aux assemblages boulonnés) :
- Celles dont la rigidité rotationnelle diffère de plus de 20% de celle proposée.
- Celles auxquelles l'utilisateur n'a indiqué aucune rigidité rotationnelle.

Après avoir attribué les rigidités rotationnelles proposées par le logiciel aux extrémités souhaitées, il est nécessaire de recalculer la structure pour prendre en compte la nouvelle distribution des efforts qu'implique le changement des rigidités rotationnelles. Le logiciel alerte de cette situation.

Critères de dimensionnement pour les assemblages boulonnés précontraints

Dans les assemblages boulonnés précontraints, la vérification à l'effort tranchant de la section transversale des boulons est remplacée par la vérification au glissement à l'état limite ultime (E.L.U.) et l'interaction traction plus glissement est analysée.

Lorsque l'utilisateur active l'action du séisme pour le calcul de la structure, les assemblages boulonnés précontraints encastrés sont calculés pour un Mode de Rupture 1, c'est-à-dire que la rupture par plastification de la plaque frontale de l'assemblage se produira avant la rupture des boulons. Lorsque l'effet du séisme est pris en compte, les boulons dimensionnés sont de plus.

Caractéristiques des assemblages boulonnés dimensionnés de bâtiment

Assemblages IV dans CYPECAD, dans les structures 3D intégrées et dans CYPE 3D

De même que les modules Assemblages I, Assemblages I I et Assemblages III dans CYPECAD, le module Assemblages IV. Boulonnés – Portiques de bâtiment avec des profilés laminés et armés en I dimensionne les assemblages au niveau de l'étage (avec transition de poteau) et en extrémité de poteau. Dans CYPE 3D et dans les Structures 3D intégrées de CYPECAD et dans CYPE 3D, (étant donné que le concept d'étage n'existe pas), les assemblages peuvent se trouver à un niveau intermédiaire.

Hauteurs de poutres encastrées ou articulées à des poteaux

Les pièces articulées ou encastrées aux poteaux peuvent avoir des hauteurs différentes.

Poutres inclinées encastrées ou articulées à des poteaux

Poutres inclinées dans des assemblages avec des pièces encastrées aux ailes et à l'âme du poteau
Dans ce cas, les poutres peuvent avoir une inclinaison par rapport au plan horizontal si les cotes des ailes supérieures ou inférieures des poutres coïncident au point de coupe avec l'assemblage.

Poutres inclinées dans des assemblages avec des pièces encastrées aux ailes et articulées à l'âme du poteau
Dans ce cas, les pièces encastrées aux poteaux peuvent avoir une inclinaison par rapport au plan horizontal si l'assemblage se fait en extrémité de poteau. Au niveau d'un étage ou dans des tronçons intermédiaires de poteaux, ces poutres doivent être horizontales. Pour dimensionner les assemblages boulonnés avec des poutres inclinées dans n'importe quel tronçon de poteau, la licence doit comprendre les permis pour le module Assemblage II.

Encastrements des poutres aux poteaux

Le module Assemblages IV permet de dimensionner des assemblages avec des poutres encastrées à l'âme et aux ailes du poteau.

Poutres encastrées aux ailes des poteaux
- Raidisseurs
  Des raidisseurs sont toujours disposés en correspondance avec toutes les ailes.
  
  Lorsque la différence de cotes ente les ailes des poutres qui s'encastrent aux ailes d'un poteau est faible, il n'est pas possible de souder correctement un raidisseur pour chaque aile. Dans ces cas, le module Assemblages IV peut dimensionner l'assemblage avec deux solutions constructives :
  - Un unique raidisseur horizontal entre les deux ailes. Il est mis en place lorsque la distance libre entre les ailes des poutres est inférieure ou égale à l'épaisseur du raidisseur.
  - Un raidisseur incliné entre les deux ailes. Il est mis en place lorsque la distance libre entre les ailes des poutres est supérieure à l'épaisseur du raidisseur et inférieure à la distance permettant de placer deux raidisseurs (un pour chaque aile).
    
    Il faut prendre en compte que, dans ces cas, le logiciel ne permet pas d'avoir une poutre encastrée appuyant sur un raidisseur incliné.

Âmes coplanaires
Les âmes des poutres encastrées à l'aile du poteau doivent être coplanaires avec l'âme du poteau.
- Jarrets
  Le module Assemblages IV n'utilise pas de jarrets dans le dimensionnement des assemblages, étant donné qu'ils ne sont pas courants dans les portiques de bâtiments. Pour placer des jarrets dans les pièces encastrées aux ailes des poteaux, la licence doit comprendre les modules Assemblages I (soudés) ou Assemblages II (boulonnés), afin que CYPE 3D ou les Structures 3D intégrées de CYPECAD les utilisent lors du dimensionnement.

Poutres encastrées à l'âme des poteaux
Les poutres encastrées à l'âme des poteaux appuient sur des platines frontales qui sont unies à l'âme du poteau au moyen des éléments suivants soudés entre eux :
- Platine perpendiculaire à l'âme du poteau donnant un continuité à l'âme de la poutre entre la platine frontale et l'âme du poteau.
- Raidisseurs en correspondance avec les ailes de la poutre encastrée à l'âme du poteau ou avec les raidisseurs placés par les poutres encastrées aux ailes du poteau.

Articulations des poutres aux poteaux

Pour que le module Assemblages IV dimensionne un nœud avec des pièces articulées à un poteau, il doit y avoir au moins une pièce encastrée, excepté dans le cas de l'assemblage boulonné d'un poteau avec une poutre articulée à l'âme du poteau en extrémité de poteau.

Encastrements entre poutres à âmes coplanaires

Le module Assemblages IV permet de dimensionner l'assemblage entre deux pièces à âmes coplanaires encastrées entre elles, aux conditions suivantes :

Deux pièces en prolongement droit (raccordement des pièces), de direction indépendante et de même hauteur.
Une des pièces est horizontale et l'autre a une inclinaison ascendante ou descendante. Les hauteurs des poutres doivent être égales.
Aucun jarret n'est disposé

Consultation des assemblages boulonnés

Une fois le calcul effectué, il est possible de consulter les assemblages qui ont été dimensionnés par le logiciel.

Dans CYPECAD et CYPE 3D, des cercles de différentes couleurs apparaissent autour des nœuds pour indiquer si tous les assemblages du nœud ont été dimensionnés, si seulement une partie des assemblages du nœud ont été dimensionnés ou si aucun assemblage du nœud n'a été dimensionné.

Si le curseur est approché d'un nœud dans lequel des assemblages ont été dimensionnés, une boîte d'information apparaît présentant les types d'assemblages dimensionnés associés à ce nœud. En cliquant sur le nœud, une fenêtre s'affiche avec plusieurs onglets contenant les informations suivantes :

Les détails constructifs des assemblages résolus.
Le récapitulatif des vérifications et des métrés des assemblages résolus.
Les vues 3D réelles des assemblages. Il est possible de visualiser une vue 3D réelle de chaque assemblage dimensionné par le programme en perspective conique ou isométrique. Les éléments qui forment l'assemblage (poteaux, poutres, raidisseurs, soudures) sont représentés avec des couleurs différentes. De plus, l'utilisateur peut tourner et zoomer librement la vue 3D. Ces caractéristiques facilitent grandement la compréhension du montage de l' assemblages.

Si le curseur s'approche d'un nœud dans lequel il y a des assemblages non dimensionnés, mais qui appartiennent à l'un des types d'assemblages reconnu par le programme, une boîte d'information apparraît indiquant les causes qui ont empêché le dimensionnement de l'assemblage. La vue 3D de ces nœuds apparaît avec les éléments qui ont pu être résolus.

Même si la licence ne contient pas les modules d’assemblages, le logiciel permet à l’utilisateur d’activer le calcul de assemblages puis de visualiser les représentations 3D des assemblages qui pourraient être résolus avec les modules non acquis. En revanche, dans ce cas, ni les détails ni les lrécapitulatifs des vérifications et des métrés de ces assemblages ne peuvent être affichés. Lorsque le curseur est placé sur l’un de ces nœuds, apparaît un avis indiquant quels sont les modules non acquis qui permettent de dimensionner l’assemblage.

Plaques d’ancrage dimensionnées avec le module Assemblages IV

Le module Assemblages IV. Boulonnés. Portiques de bâtiment composés de profilés laminés et soudés en I dimensionne des plaques d'ancrage sur semelles superficielles, sur semelles sur pieux et sur dalles.

Dans les connexions des structures 3D intégrées, le module Assemblages I dimensionne également les plaques d'ancrage si celles-ci se trouvent sur des semelles superficielles, sur des semelles sur pieux, sur des dalles ou sur des poteaux ou poutres en béton (pour ces deux derniers, seulement si aucune autre poutre ou barre métallique des structures 3D intégrées n'arrivent à ce nœud). Les caractéristiques des plaques d'ancrage dimensionnées sont :

Type de plaques : Le logiciel dimensionne les plaques d'ancrage des profils laminés et soudés en I.
Soudures : Inclut le calcul et le dimensionnement des soudures entre plaque, raidisseurs, poteau et boulons.
Égalisation automatique : Égalisation automatique des plaques d'un même ouvrage (en prenant en compte le profilé, les efforts et les liaisons extérieures). De cette façon, et sans intervention de l'utilisateur, le nombre de types différents de plaques est réduit et des résultats plus uniformes sont obtenus.
Vue 3D avec éléments et soudures différenciés : Il est possible de visualiser à l'écran une vue 3D ayant des couleurs différentes pour la plaque, le poteau, les raidisseurs, les boulons, les soudures réalisées en atelier et les soudures réalisées sur le lieu de montage, de la même façon que sont représentés les assemblages entre profils en I. Cela constitue une aide pour la compréhension du montage de l'appui.
Détails de la plaque d'ancrage : Le plan de la plaque d'ancrage est généré dans lequel sont représentés tous les détails des soudures dimensionnées et un détail des raidisseurs. Ce plan peut être inclus dans les plans de montage.
Récapitulatifs des vérifications et des métrés : Des récapitulatifs des vérifications et des métrés des plaques d'ancrages résolues sont générés, intégrés au reste des assemblages calculés.

Plus d’informations sur le dimensionnement des plaques d’ancrage sont disponibles sur Plaques d’ancrage de CYPE 3D.

Récapitulatifs des assemblages

CYPECAD et CYPE 3D génèrent un récapitulatif des assemblages avec les données suivantes :

Spécifications des assemblages soudés
- Norme
- Matériaux
- Dispositions constructives
- Vérifications
Spécifications des assemblages boulonnés
- Norme
- Matériaux
- Dispositions constructives (comprenant les conditions et les éventuelles méthodes de serrage des boulons précontraints)
- Vérifications
Références et symboles
Vérifications des plaques d'ancrage
Relations des assemblages listés
Mémoire de calcul
- Détail constructif de chaque type d'assemblage
- Description des composants de chaque type d'assemblage
- Résultats des vérifications de chaque type d'assemblage
- Métrés des soudures, des plaques et de la visserie pour chaque type d'assemblage
Métré d'ensemble des soudures, des plaques et de la visserie de tous les assemblages dimensionnés

Plans des assemblages boulonnés

Les détails constructifs des assemblages calculés et dimensionnés par le programme peuvent faire partie des plans de la structure. Les plans des assemblages incluent les éléments suivants :

Détail constructif de l'assemblage
Tableau des spécifications des assemblages boulonnés en structure métallique
- Norme
- Matériaux
- Dispositions constructives
- Procédures de serrage des boulons précontraints
- Vérifications
Tableau des références et des symboles
Tableau des métrés d'ensembles des soudures, des plaques et de la visserie de tous les assemblages dimensionnés

Normes implémentées pour le calcul des assemblages boulonnés de bâtiment

Normes d’acier

Les normes implémentées pour le calcul des assemblages boulonnés dans CYPECAD, dans CYPE 3D et dans les Structures intégrées de CYPECAD sont les suivantes :

ABNT NBR 8800 (Brésil)
ABNT NBR 8800:2008 (Brésil)
ANSI/AISC 360-05 (LRFD) (USA - International)
ANSI/AISC 360-10 (LRFD) (USA - International)
CTE DB SE-A (Espagne)
EAE (Espagne)
Eurocode 3 EN 1993-1-8:2005 (Document général)
Eurocode 3 NF EN 1993-1-8/NA:2007-07 (avec Document d’Application Nationale pour la France)
Eurocode 3 NP EN 1993-1-8:2005/NA:2010 (avec Document d’Application Nationale pour le Portugal)
Eurocode 3 UNI EN 1993-1-8:2005 (Document général adapté à l’Italie)
IS 800:2007 (Inde)
NTC:14-01-2008 (Italie)

Les corrections réalisées par le CEN (European Committee For Standardization) dans l’Eurocode 3 (EN 1993-1-8:2005/AC:2009) sont également implémentées.

Les normes avec lesquelles il est possible de travailler dépendent du pays depuis lequel la licence est acquise. Par défaut, seules les normes implémentées pour ce pays sont activées. Plus d’informations à ce sujet et sur la possibilité d’acquérir des normes non incluses initialement sur Logiciels et normes comprises dans la licence d’utilisateur.

Séries de boulons

Les séries de boulons pouvant être utilisées en fonction de la norme d’acier sélectionnée sont indiquées dans le tableau suivant.

Normes d’acier	Séries de boulons précontraints	Séries de boulons non précontraints
ABNT NBR 8800 (Brésil) ABNT NBR 8800:2008 (Brésil)	ASTM A307 ASTM A325 ASTM A490 ASTM A325 M ASTM A490 M ISO 4016	ASTM A325 ASTM A490 ASTM A325 M ASTM A490 M
ANSI/AISC 360-05 (LRFD) (USA - International) ANSI/AISC 360-10 (LRFD) (USA - International)	ASTM A307 ASTM A325 ASTM A490 ASTM A325 M ASTM A490 M
CTE DB SE-A (Espagne) EAE (Espagne) Eurocode 3 EN 1993-1-8:2005 (Document général) Eurocode 3 NF EN 1993-1-8/NA:2007-07 (avec DNA pour la France) Eurocode 3 NP EN 1993-1-8:2005/NA:2010 (avec DNA pour Portugal) Eurocode 3 UNI EN 1993-1-8:2005 (Document général adapté à l’Italie) NTC:14-01-2008 (Italie)	ISO 7411 ISO 7412 EN 14399-3, Système HR EN 14399-4, Sistema HV	ISO 4014 ISO 4017
IS 800: 2007 (Inde)	ISO 7411 ISO 7412

Autres prestations

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 CYPECAD et Modules de CYPE 3D.