Assemblages boulonnés de profilés laminés et soudés en I

SOMMAIRE

• Norme implémentée pour le calcul des assemblages boulonnés
• Typologie des assemblages boulonnés implémentées
• Options de calcul
• Assemblages boulonnés précontraints et non précontraints
• Dimensionnement des assemblages boulonnés
• Caractéristiques générales
• Extrémités indéformables des barres
• Rigidités rotationnelles aux extrémités des pièces
• Critères de dimensionnement pour les assemblages boulonnés précontraints
• Consultation des assemblages boulonnés
• Listes des assemblages soudés
• Plans des assemblages soudés
• Autres modules de Structures 3D
• Autres modules de CYPECAD
• Programmes liés

Norme implémentée pour le calcul des assemblages boulonnés

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

• CTE DB-SE-A (Espagne)
• EN 1993-1-8 : 2005-07 (Document général et adapté au Portugal)
• NF EN 1993-1-8/NA : 2007-07 (Eurocode 3 pour la France – Document d’application nationale)

De plus, les normes des séries de boulons pouvant être utilisées sont les suivantes :

• Boulons précontraints
• ISO 7411
• ISO7412
• EN 14399-3, Système HR
• EN 14399-4, Système HV
• Boulons non précontraints
• ISO 4014
• ISO 4017

Typologie des assemblages boulonnés implémentées

Assemblage boulonné d'un poteau avec une poutre encastrée via une platine frontale (en extrémité de poteau)	Assemblage boulonné d'un poteau avec une poutre encastrée via une platine frontale et avec une poutre orthogonale articulée via une platine latérale (en extrémité de poteau)	Assemblage boulonné d'un poteau avec une poutre encastrée via une platine frontale et avec deux poutres orthogonales articulées via des platines latérales (en extrémité de poteau)
Assemblage boulonné d'un poteau avec une poutre avec jarret inférieur encastrée via une platine frontale (en extrémité de poteau)	Assemblage boulonné d'un poteau avec une poutre avec jarret inférieur encastrée via une platine frontale et avec une poutre orthogonale articulée via une platine latérale (en extrémité de poteau)	Assemblage boulonné d'un poteau avec une poutre avec jarret inférieur encastrée via une platine frontale et avec deux poutres orthogonales articulées via des platines latérales (en extrémité de poteau)
Assemblage boulonné d'un poteau avec une poutre encastrée via une platine frontale (poteau passant) (1)	Assemblage boulonné d'un poteau avec une poutre encastrée via une platine frontale et avec une poutre orthogonale articulée via une platine latérale (poteau passant) (1)	Assemblage boulonné d'un poteau avec une poutre encastrée via une platine frontale et avec deux poutres orthogonales articulées via des platines latérales (poteau passant) (1)
Assemblage boulonné d'un poteau avec une poutre avec jarret inférieur encastrée via une platine frontale (poteau passant) (1)	Assemblage boulonné d'un poteau avec une poutre avec jarret inférieur encastrée via une platine frontale et avec une poutre orthogonale articulée via une platine latérale (poteau passant) (1)	Assemblage boulonné d'un poteau avec une poutre avec jarret inférieur encastrée via une platine frontale et avec deux poutres orthogonales articulées via des platines latérales (poteau passant) (1)
Assemblage boulonné d'un poteau avec deux poutres encastrées via des platines frontales (en extrémité de poteau)	Assemblage boulonné d'un poteau avec deux poutres encastrées via des platines frontales et avec une poutre orthogonale articulée via une platine latérale (en extrémité de poteau)	Assemblage boulonné d'un poteau avec deux poutres encastrées via des platines frontales et avec deux poutres orthogonales articulées via des platines latérales (en extrémité de poteau)
Assemblage boulonné d'un poteau avec deux poutres avec jarrets encastrées via des platines frontales (en extrémité de poteau)	Assemblage boulonné d'un poteau avec deux poutres avec jarrets encastrées via des platines frontales et avec une poutre orthogonale articulée via une platine latérale (en extrémité de poteau)	Assemblage boulonné d'un poteau avec deux poutres avec jarrets encastrées via des platines frontales et avec deux poutres orthogonales articulées via des platines latérales (en extrémité de poteau)
Assemblage boulonné d'un poteau avec deux poutres encastrées via des platines frontales (poteau passant) (1)	Assemblage boulonné d'un poteau avec deux poutres encastrées via des platines frontales et avec une poutre orthogonale articulée via une platine latérale (poteau passant) (1)	Assemblage boulonné d'un poteau avec deux poutres encastrées via des platines frontales et avec deux poutres orthogonales articulées via des platines latérales (poteau passant) (1)
Assemblage boulonné d'un poteau avec deux poutres avec jarrets encastrées via des platines frontales (poteau passant) (1)	Assemblage boulonné d'un poteau avec deux poutres avec jarrets encastrées via des platines frontales et avec une poutre orthogonale articulée via une platine latérale (poteau passant) (1)	Assemblage boulonné d'un poteau avec deux poutres avec jarrets encastrées via des platines frontales et avec deux poutres orthogonales articulées via des platines latérales (poteau passant) (1)
Assemblage boulonné d'un poteau avec une poutre articulée via une platine latérale (en extrémité de poteau)	Assemblage boulonné d'un poteau avec une poutre articulée via une platine latérale et avec une poutre orthogonale articulée via une platine latérale (en extrémité de poteau)	Assemblage boulonné d'un poteau avec une poutre articulée via une platine latérale (poteau passant) (1)
Assemblage boulonné d'un poteau avec une poutre articulée via une platine latérale et avec une poutre orthogonale articulée via une platine latérale (poteau passant) (1)	Assemblage boulonné d'un poteau avec une poutre articulée à l'âme via une platine latérale (en extrémité de poteau)	Assemblage boulonné d'un poteau avec une poutre articulée à l'âme via une platine latérale (poteau passant) (1)
Assemblage boulonné d'un poteau avec deux poutres articulées à l'âme du poteau via des platines latérales (en extrémité de poteau)	Assemblage boulonné d'un poteau avec deux poutres articulées à l'âme du poteau via des platines latérales (poteau passant) (1)	Poutre passante appuyée sur tête de poteau via une platine frontale articulée (âme de la poutre perpendiculaire à l'âme du poteau)
Assemblage boulonné en faîtage de poutres encastrées entre elles via des platines frontales	Assemblage boulonné en faîtage de poutres avec jarrets inférieurs encastrées entre elles via des platines frontales	Assemblage boulonné d'une poutre articulée à une autre via une platine latérale
Assemblage boulonné de deux poutres articulées à une autre via des platines latérales	Raccordement boulonné de deux pièces de même profil en prolongement droit via des platines frontales

⁽¹⁾ Les assemblages avec poteau passant peuvent uniquement être introduits dans Structures 3D ou dans les structures 3D intégrées de CYPECAD. Dans CYPECAD, les poteaux qui arrivent à l'assemblage sont de trans

Options de calcul

Les options de calcul pour les Assemblages  soudés et boulonnés peuvent être configurées dans la boîte de dialogue Options (menu Assemblages > Options). Cette boîte de dialogue possède deux 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). Vous devez indiquer le type de surface de frottement pour réaliser la vérification au glissement. Dans cette boîte de dialogue, le programme 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 goussets
  Vous disposez de deux options 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 soudés du module Assemblages I et le calcul des assemblages boulonnés du module Assemblage II.
  
• 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 soudés 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, Structures 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 programme 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 programme 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 programme rappelle à l’utilisateur que cela est conseillé, comme il est recommandé dans l’Eurocode 8.

Lorsque des boulons précontraints sont utilisés, le programme 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 avis ne sont pas pris en compte par l’utilisateur, il est possible que l’assemblage boulonné précontraint ne soit pas dimensionné par le programme. Dans ce cas, lorsque l’utilisateur consulte les assemblages après le calcul, le programme indique sous forme d’erreur les motifs ayant empêché le dimensionnement.

Dimensionnement des assemblages boulonnés

Caractéristiques générales

Si, lors du processus de calcul de la structure, des nœuds dont l’union est résolue dans le programme sont trouvés, les unions sont dimensionnées et vous pouvez obtenir les plans avec les détails constructifs, les visualisations 3D et les listes de vérifications et de métrés de celles-ci.

Dans le dimensionnement des assemblages boulonnés, le programme 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 plaque frontale ou une plaque 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.
  
• Assemblages articulés via une plaque frontale. Ce type de solution est utilisé par le programme aux extrémités des poteaux articulés où s’appuient des poutres formant des pièces continues.

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 giration, 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.

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.
  
  Lorsque vous sélectionnez l’extrémité de la pièce désirée, le programme 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, vous pouvez choisir de conserver les valeurs d’origine ou de les modifier. Si vous les changez, la modification affectera toutes les pièces du même type (celles ressortant en bleu cyan lors de la sélection d’une extrémité). Dans cette boîte de dialogue, vous disposez également d’une aide informative (icône en forme de livre) 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

Par la suite, le programme permet de consulter les extrémités d’une pièce de la même manière qu’avec l’option Revoir les valeurs de rigidités rotationnelles assignées.

Après avoir assigné les rigidités rotationnelles proposées par le programme aux extrémités désirées, il est nécessaire de recalculer la structure pour prendre en compte la nouvelle distribution des efforts qu’implique le changement des rigidités rotationnelles. Le programme vous en avertit.

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 grand diamètre pour garantir une capacité de rotation suffisante.

Consultations des assemblages boulonnés

Une fois le calcul effectué, vous pouvez consulter les assemblages qui ont été dimensionnés par le programme.

Dans CYPECAD et Structures 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 vous approchez le curseur d’un nœud dans lequel des assemblages ont été dimensionnés, vous verrez apparaître un cadre d’information présentant les types d’assemblages dimensionnés associés à ce nœud. En cliquant sur le nœud, vous verrez apparaître une fenêtre 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 d’atelier, boulonnerie, plaques d’unions) 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’assemblage.

Si vous approchez le curseur d’un nœud dans lequel il y a des assemblages non dimensionnés, mais qui appartiennent à l’un des types d’assemblages reconnus par le programme, vous verrez apparaître un cadre informant des causes qui ont empêché le dimensionnement de l’assemblage. La vue 3D de ces nœuds apparaît avec les éléments qui ont pu être résolus.

Listes des assemblages boulonnés

CYPECAD et Structures 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 unions récapitulées
• 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 toutes 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

Autres modules de Structures 3D

• Semelles superficielles isolées (inclut longrines de liaison et de redressement) ⁽¹⁾
• Semelles sur pieux (inclut longrines de liaison et de redressement) ⁽¹⁾
• Plaques d’ancrage ⁽¹⁾
• Profilés bois ⁽²⁾
• Assemblages I. Soudés. Hangars composés de profilés laminés et soudés en I ⁽³⁾
• Assemblages II. Boulonnés. Hangars composés de profilés laminés et soudés en I ⁽³⁾
• Assemblages III. Soudés. Portiques de bâtiment composés de profilés laminés et soudés en I ⁽³⁾
• Assemblages IV. Boulonnés. Portiques de bâtiment composés de profilés laminés et soudés en I ⁽³⁾
• Assemblages V. Treillis plans composés de profilés tubulaires ⁽³⁾
• Profilés aluminium et sections génériques ⁽²⁾
• Contrôle de la résistance au feu ⁽¹⁾
• Calcul en parallèle avec deux processeurs ⁽¹⁾
• Calcul en parallèle avec quatre processeurs ⁽¹⁾
• Export à TEKLA ⁽³⁾
• Export à TecnoMETAL ⁽³⁾
• Export au format CIS/2 ⁽³⁾

⁽¹⁾Modules communs à CYPECAD et à Structures 3D
⁽²⁾Modules communs aux structures 3D intégrées de CYPECAD et à Structures 3D
⁽³⁾Modules communs à CYPECAD, aux structures 3D intégrées de CYPECAD et à Structures 3D

Autres modules de CYPECAD

• Poteaux en béton
• Poutres en béton
• Poteaux métalliques
• Poutres métalliques
• Planchers unidirectionnels (poutrelles génériques béton)
• Planchers de poutrelles « in situ », préfabriquées et métalliques (le module Unidirectionnel est nécessaire)
• Planchers réticulés
• Planchers dalles
• Planchers mixtes
• Dalles alvéolées
• Voiles
• Murs porteurs
• Escaliers
• Radiers et poutres de fondation
• Murs en blocs de béton
• Semelles sur pieux (inclut les longrines de liaison et de redressement) ⁽¹⁾
• Semelles superficielles (isolées et continues) (inclut les longrines de liaison et de redressement) ⁽¹⁾
• Plaques d’ancrage ⁽¹⁾
• Calcul avancé des semelles et longrines ⁽¹⁾
• Introduction automatique des ouvrages: Fichiers CAO aux formats DXF, DWG et IFC
• Contrôle de la résistance au feu ⁽¹⁾
• Calcul en parallèle avec deux processeurs ⁽¹⁾
• Calcul en parallèle avec quatre processeurs ⁽¹⁾
• structures 3D intégrées (est activé avec l’acquisition de Structures 3D)
• Profils en aluminium ⁽²⁾
• Profils en bois ⁽²⁾
• Assemblages I. Soudés. Hangars composés de profilés laminés et soudés en I ⁽³⁾
• Assemblages II. Boulonnés. Hangars composés de profilés laminés et soudés en I ⁽³⁾
• Assemblages III. Soudés. Portiques de bâtiment composés de profilés laminés et soudés en I ⁽³⁾
• Assemblages IV. Boulonnés. Portiques de bâtiment composés de profilés laminés et soudés en I ⁽³⁾
• Assemblages V. Treillis plans composés de profilés tubulaires ⁽³⁾
• Export à TEKLA ⁽³⁾
• Export à TecnoMETAL ⁽³⁾
• Export au format CIS/2 ⁽³⁾

⁽¹⁾ Modules communs à CYPECAD et à Structures 3D
⁽²⁾ Modules communs aux structures 3D intégrées de CYPECAD et à Structures 3D
⁽³⁾ Modules communs à CYPECAD, aux structures 3D intégrées de CYPECAD et à Structures 3D

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