Noyaux

Le module « Noyaux » de CYPECAD calcule et dimensionne les noyaux en béton armé.

Les noyaux sont des éléments verticaux de n’importe quelle section transversale, formés de plusieurs rectangles entre chaque étage, et sont définis par un niveau initial et un niveau final. La dimension de chaque côté est constante en hauteur, mais leur épaisseur peut être réduite.

Ils sont conçus pour être ce que leur nom indique : des supports verticaux de n'importe quelle forme qui doivent résister, comme raison principale de leur conception, aux actions verticales et, fondamentalement, aux actions horizontales. Dans la terminologie anglaise, ils sont appelés « shear walls », murs de cisaillement ou noyaux rigides.

Principes de conception des noyaux

• En plan, il s'agit d'une figure formée par des segments ou des tronçons droits qui se rejoignent à leurs sommets. Toute forme peut être créée à partir du moment où il s'agit d'un ensemble de segments reliés entre eux, qu'ils forment une polygonale ouverte ou fermée ;
• La forme en plan est constante sur toute sa hauteur. Un côté ne peut pas disparaître, même pour devenir un poteau appuyé ;
• Il ne peut se superposer à un autre support, qu'il s'agisse d'un poteau ou d'un mur ;
• L'épaisseur des côtés peut être réduite à chaque étage sur toute sa hauteur ;
• Il ne permet pas d'ouvertures. Si vous voulez y mettre des portes, cela n'est pas possible ; seules les extrémités peuvent être reliées par les éléments du plancher horizontal au niveau de chaque étage, comme une poutre.

Discrétisation réalisée dans les noyaux

Il s'agit d'un modèle composé d'éléments finis triangulaires de type plaque épaisse avec six nœuds (trois sommets plus trois points médians des côtés) et six degrés de liberté par nœud. Les triangles sont toujours réguliers et égaux à chaque étage.

Une barre est générée à la liaison avec l’étage, dont la largeur est égale à la largeur du côté du noyau, et dont l’épaisseur est d'au moins 20 cm, ou l’épaisseur de la dalle correspondante. Cette barre a pour nœuds ceux des triangles qui lui correspondent et ceux des barres provenant du plancher, cette barre étant celle qui relie les éléments verticaux aux éléments horizontaux, et transmet logiquement les efforts par flexion et torsion entre eux.

Introduction de noyaux

Depuis ‘Poteaux, noyaux et amorces’ du menu ‘Introduction’ de l'onglet ‘Entrée de poteaux’, il est possible de saisir de nouveaux noyaux en sélectionnant l'option ‘Nouveau noyau’.

Tout d'abord, une série de noyaux types est définie, en indiquant les données suivantes :

• Nom du noyau ;
• Groupe initial et final ;
• Côtés et sommets ;
• Épaisseurs de chaque étage à gauche et à droite de l'axe latéral.

Le premier sommet défini est le point fixe d'insertion, bien qu'il soit possible de modifier sa position. Les noyaux sont ensuite définis à l'aide des paramètres suivants :

• Type de noyau ;
• Référence. Vous pouvez indiquer une référence qui apparaîtra sur les plans et les récapitulatifs ;
• Angle. Permet de modifier l'angle d'introduction (de - 90º à + 90º) ;
• Avec ou sans liaison extérieure. Amorce dans la fondation (avec liaison extérieure) ou dans l'appui (sans liaison extérieure) et quel est l'étage atteint ;
• Épaisseur d'appuis ;
• Définir les types. Permet de modifier le type de noyau précédemment saisi et/ou de créer de nouveaux noyaux.

Critères d’armature des noyaux

Un noyau est un élément surfacique soumis aux 6 efforts correspondants. Il doit comporter une armature verticale et horizontale sur chaque face, qui doit être constante à chaque étage pour être constructive. Il peut être différent sur chaque côté ou section.

Les armatures sont obtenues à partir de tableaux ordonnés séquentiellement. Le logiciel vérifie l’armature avec les efforts existants à chaque nœud, de sorte que celle-ci est augmentée jusqu'à ce que tous les nœuds de chaque face pour chaque position d’armature soient conformes.

La conformité de tous les nœuds peut être réduite à un certain % défini dans les options du logiciel, au moyen de ce que nous avons appelé le « facteur de conformité » (‘Données générales’, bouton ‘Par position’ de la section ‘Type d'acier des barres’, bouton ‘Options des poteaux, noyaux, murs et consoles’, ‘Facteur d'utilisation exigé pour les murs et les noyaux’).

Note :

Chaque nœud a une zone tributaire. Si le facteur de conformité est de 90% (valeur normale par défaut), cela signifie que l’armature placée par le logiciel est conforme pour au moins 90% de la surface de la face sur laquelle l’armature est située. Le reste de la surface peut ne pas être conforme à certaines vérifications. Dans ce cas, le pourcentage de conformité est indiqué. Par exemple, si 95,6 % sont conformes, il reste 4,4 % qui ne le sont pas.

Dans la boîte de dialogue ‘Édition d'armature’ qui apparaît en sélectionnant l'option ‘Éditer’ dans le menu ‘Poteaux/Noyaux’ (de l'onglet ‘Résultats’), vous pouvez voir les armatures disposées dans le noyau et, en rouge, les nœuds qui ne sont pas conformes. En cliquant sur le bouton ‘Voir renforts’ dans la boîte de dialogue susmentionnée, les nœuds rouges changent de couleur et peuvent être sélectionnés. Dans ce cas, un récapitulatif s'affiche à l'écran, indiquant les armatures non conformes (verticales ou horizontales gauche ou droite, ou transversales), le facteur de ratio de chaque armature (rapport entre le ratio requis et le ratio fourni) et une proposition d'armature de renfort.

Tables d’armature et options de calcul des noyaux

En sélectionnant ‘Par position’ dans l'écran ‘Données générales’, une fenêtre s'ouvre dans laquelle, outre le choix des différents types d'acier pour les éléments référencés, il est possible d'éditer, de modifier ou d'ajouter des tables d'armature et des options de calcul.

Les tables d'armature suivantes peuvent être éditées pour les noyaux :

• Tables de ferraillage horizontal des noyaux et des murs. Permet la consultation et la modification des armatures horizontales pour les noyaux et les murs (la table est commune pour les deux éléments constructifs). Le logiciel calcule pour chaque étage l’armature horizontale nécessaire aux deux côtés du noyau, ce qui permet d'obtenir des armatures différents entre les deux. Par conséquent, une série d’armatures peut être configurée pour chaque face de plus petite armature (‘Face plus petite armature’) sur chaque face de plus grande armature (‘Plus grande armature’). Si une armature symétrique est souhaitée aux deux faces, la table doit être modifiée, en laissant une armature unique et identique dans Plus grande armature’ pour chaque séquence définie dans ‘Face plus petite armature’.
• Tables de ferraillage vertical des noyaux et des murs. Permet de consulter et de modifier les armatures verticales des noyaux. Son fonctionnement est le même que dans la section précédente.

Toutes les tables d’armatures ont des aspects de leur fonctionnement qui sont identiques, tels que : ‘Bibliothèque’, ‘Spécial’ ou ‘Diamètres utilisés’.

Vérification et dimensionnement des noyaux

Une fois l'état des contraintes connu, après avoir calculé les efforts et pour chaque combinaison, les contraintes et les déformations du béton et de l'acier pour l’armature disposée dans les tables sont vérifiées sur chaque face d'armature, à la fois verticalement et horizontalement. Ceci en augmentant l'armature de manière séquentielle jusqu'à ce qu'elle soit conforme pour toutes les combinaisons. Celle-ci est également vérifiée dans le sens transversal, en calculant le renfort si nécessaire. Ce processus est répété pour chaque côté du noyau.

Conformément à la norme en vigueur, les vérifications des ratios minimaux et maximaux, des espacements minimaux et maximaux, ainsi que les vérifications dimensionnelles des côtés (la largeur d'un côté est supérieure à cinq fois son épaisseur) sont réalisées, car si cela est vérifié, le logiciel affiche un message d'information et les limitations imposées pour les poteaux sont appliquées. Les limites d'élancement sont également vérifiées dans les noyaux, pour chaque côté, et un message est affiché en cas de dépassement.

Enfin, les armatures obtenues ainsi que les erreurs de dimensionnement peuvent être consultées sur chaque noyau. Si l'armature ou l'épaisseur est modifiée, une vérification est effectuée. Puis, le logiciel émet les messages d'erreur correspondants. Il est possible de redimensionner si les sections varient, permettant ainsi l'obtention de nouvelles armatures et la réalisation des vérifications nécessaires.

Sortie de résultats

• Les diagrammes des contraintes normales et tangentielles peuvent être consultés sur toute la hauteur du noyau pour chaque combinaison calculée, ainsi que les diagrammes des déplacements pour les hypothèses définies.
• Les isodiagrammes sont représentés en couleur et mis à l'échelle en fonction des valeurs proportionnelles, les valeurs minimales et maximales étant indiquées ;
• Les armatures peuvent être consultées et modifiées à la discrétion du technicien, ainsi que les épaisseurs, qui apparaissent en rouge lorsqu'elles ne sont pas conformes. Il est également possible de consulter le facteur de conformité en % des armatures en place, ainsi que les zones à renforcer, le cas échéant. Un récapitulatif des armatures peut également être obtenu ;
• Le logiciel peut énumérer les efforts les plus défavorables dans le tronçon et les efforts par hypothèse de la résultante ;
• Un détail des noyaux peut être obtenu, y compris l'élévation des longueurs et un tableau avec les longueurs de toutes les barres.

Licence d’utilisateur

Pour que CYPECAD puisse calculer et dimensionner les noyaux en béton armé, il est nécessaire que la licence d'utilisation comprenne, en plus de CYPECAD, le module « Noyaux ».

Autres prestations

Afin d'accéder aux autres prestations offertes par le logiciel, il existe plusieurs modules dont les informations sont disponibles sur la page Modules de CYPECAD.