fascicule1

Advance Design America FASCICULE 1

Portique 2D- Analyse statique &

Design acier

N.B. : Pour utiliser ce fascicule, vous devez disposer du package - Btiment (Base) &

Btiment (Professionnel)

Janvier 2012

F A S C I C U L E 1 A D A

1-2 Graitec inc.

Graitec Inc 1995-2012

P O R T I Q U E 2 D

Graitec inc. 1-1

Nous allons modliser le portique suivant, appliquer des charges et faire une analyse statique linaire puis un design acier.

Dmarrez Advance Design America. Cliquez sur licne Nouveau projet . Le mode dactivation Structure est automatiquement activ.

Configuration du projet

Allez dans longlet Prfrences de la bote de dialogue Configuration du projet (menu Fichier) et dsactivez les options "Affichage des botes de dialogue".

Allez longlet Analyse et activez un type danalyse statique linaire.

Modlisation

Nuds Ouvrez le chiffrier des nuds (menu Structure/Nuds). Insrez des lignes

(cliquez sur l'en-tte de la ligne, gauche du chiffrier, et appuyez sur la touche [Insert] de votre clavier pour insrer des lignes) et entrez les coordonnes suivantes :

Modlisation


1-2 Graitec inc.

Membrures

Slectionnez licne Membrure sur la barre doutils lments. Appuyez sur

licne Ajouter de la barre doutils Curseur. Pour crer une membrure, cliquez sur un nud dorigine (i) et un nud darrive (j). Faites de mme pour crer les deux autres membrures. Une fois que tous les lments sont ajouts,

slectionnez le mode de fentre tendue pour sortir du mode Ajouter.

Supports

Activez llment Nud sur la barre doutils lments.

Slectionnez les nuds la base de la structure soit en dessinant une fentre autour des deux nuds laide du curseur ou en cliquant sur chaque nud en laissant la touche [Ctrl] abaisse.

Appuyez sur la fonction Proprits .

Dans le champ "Type de nud" de la bote de dialogue Caractristiques du nud, choisissez "Support". Par dfaut, les nouveaux supports sont fixs en

dplacement et en rotation. Pour vrifier, activez licne Support sur la barre doutils lment et double-cliquez sur un support.

Sauvegarde Appuyez sur la touche de contrle [Pg Up] de votre clavier numrique pour voir

la structure 45 degrs.

cette tape, sauvegarder votre projet. Appuyez sur licne de sauvegarde

. Donnez un nom votre projet et choisissez un rpertoire.

Sections, matriau et proprits des membrures

Activez licne Membrure sur la barre doutils lments.

Slectionnez toutes les membrures et appuyez sur la fonction Proprits . La bote de dialogue Caractristiques de la membrure sera affiche lcran.

Notes : Lorsque plusieurs membrures sont slectionnes, certains champs de la bote de dialogue sont blancs et vides. Ils indiquent que les valeurs choisies ou insres dans ces champs seront appliques toutes les membrures slectionnes. Dautres champs blancs contiennent des valeurs ngatives ou autres, mais ce ne sont pas les valeurs "relles" par dfaut qui sont initialises. Voir plus loin "Angle bta" des membrures. Pour consulter les valeurs entres par dfaut, ne slectionner quun lment.

Cliquez sur licne pour faire apparatre larbre de slection des profils. Ouvrez la racine Acier, la branche W et la sous-branche W200 et activez le bouton radio du profil W200x31.

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Graitec inc. 1-3

Dans le champ "Matriau", choisissez un acier 350W.

Dfinissez les conditions limites : ce cadre est rigide, alors les conditions aux extrmits seront les suivantes : +-------+ pour les trois membrures.


1-4 Graitec inc.

Cliquez OK pour sauvegarder vos donnes et fermer la bote de dialogue.

Affichage

Affichez la forme des sections l'aide de la bote de dialogue Options daffichage. Activez loption "Forme de la section" la section Membrures dans longlet Attributs et appuyez sur OK.

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Graitec inc. 1-5

Si vous prfrez voir les profils en 3D, slectionnez loption "Affichage 3D" la section Membrures de longlet Attributs.

Pour augmenter la longueur affiche des profils en 3D, slectionnez longlet Graphique de la bote de dialogue Options d'affichage et rduisez la longueur inscrite par dfaut dans le champ "Fraction de L non affiche". Le but de cette option est de voir les conditions limites des membrures lors de leur affichage en 3D.

Angle bta des membrures (orientation dans lespace) Les colonnes ne sont pas bien orientes. Par dfaut, lors de la cration des

membrures, langle bta est fix 0 degr (mme si un angle de 540 est inscrit dans la bote de dialogue lors dune slection multiple de membrures).

Pour modifier cet angle, slectionnez les deux colonnes et appuyez sur licne

Proprits . Dans la bote de dialogue Caractristiques de la Membrure, entrez un angle de 90 degrs dans le champ "Angle bta". Cliquez sur OK.


1-6 Graitec inc.

Dfinition des chargements

Dfinissez vos titres et types de chargements dans le chiffrier Dfinition des chargements (menu Charges/Chargements/Dfinitions).

Charge permanente La charge permanente est automatiquement calcule par le logiciel en utilisant la densit du matriau choisi. Elle ne peut pas tre dite. Plusieurs types de charges mortes peuvent tre dfinis et appliqus lorsqu'un projet est constitu d'tapes de construction.

Dans le chiffrier Dfinition des chargements, cliquez sur le numro 2 la deuxime ligne et insrez une ligne en appuyant sur la touche [Insert] de votre clavier. Choisissez une charge de type "Surcharge". Double-cliquez dans la colonne "Numro" et donnez-lui un nom. Slectionnez l'onglet Surcharge et compltez les paramtres. Cliquez sur OK.

Application des charges

Activez le mode Chargement sur la barre d'outils Activer et choisissez le type de chargement nomm "Vive". Au message "Sauvegarder le projet?", rpondez oui. Le nom du chargement est inscrit dans la partie infrieure de lcran.

Nous allons placer une charge rpartie sur la poutre, une charge triangulaire sur la colonne de gauche et une charge latrale ponctuelle au sommet de celle-ci.

Affichage des axes locaux des membrures Affichez les axes locaux des membrures dans longlet Attributs des Options

daffichage pour bien orienter les charges qui seront appliques sur la colonne. Les axes locaux suivent la rgle de la main droite. Laxe local z pointe toujours vers le nud j de la membrure. Laxe x local correspond laxe fort (de couleur rouge) dun profil et laxe y, son axe faible (de couleur verte).

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Graitec inc. 1-7

Axes locaux des membrures

Charge uniformment distribue Double-cliquez sur la poutre.

Insrez une ligne dans la bote de dialogue Charges sur la membrure. Wa correspond la charge uniforme au point a (nud i de la poutre). Cliquez dans la cellule "Charge Wa" et tapez 20. Faites la mme chose pour la charge Wb. La projection de la charge est globale.


1-8 Graitec inc.

Appuyez sur OK. Vous verrez le diagramme du chargement lcran.

Charge trapzodale sur la colonne Une charge trapzodale peut tre applique en spcifiant des valeurs diffrentes pour Wa et Wb et en spcifiant le point dorigine et de fin de ces charges.

Dans notre exemple, le nud dorigine (i) de la colonne est situ au support et la valeur de la charge cet endroit doit tre gale 0.

La charge est applique dans la direction ngative de laxe y local de la colonne. Donc, une charge ngative doit tre entre. Cette charge rpartie est projete 90 degrs de laxe fort de la colonne.

Double-cliquez sur la colonne de gauche, entrez les donnes suivantes et appuyez sur OK.

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Graitec inc. 1-9

Charge ponctuelle au nud (Une charge ponctuelle peut tre applique un nud ou sur une membrure.)

Activez licne Nud et double-cliquez sur le nud #2.

Dans le chiffrier des forces aux nuds, les axes x, y et z reprsentent les axes globaux. Entrez une force positive de 25 kN en direction x globale. Cliquez sur OK.

Maintenant, il faut dfinir au minimum une combinaison pour pouvoir lancer lanalyse.

Dfinition dune combinaison

Allez dans le menu Charges la rubrique Combinaisons/Dfinition. Insrez une ligne dans le chiffrier. Double-cliquez dans la colonne "Numro" pour donner un numro la combinaison. Choisissez un statut "Analyse sans design" et entrez une description, si dsir. Elle apparatra dans longlet Coefficients de pondration.

Slectionnez longlet Coefficient de pondration. Insrez deux lignes dans le chiffrier de droite. Double-cliquez dans la colonne "Chargement" et choisissez la charge morte et la charge vive. Entrez les coefficients de pondration de 1.25 et 1.5. Cliquez sur OK.

Vous tes maintenant prt lancer lanalyse statique.

Analyse statique linaire

Appuyez sur licne Analyse statique sur la barre doutils Outils. La bote de dialogue Analyse statique linaire sera affiche lcran. On peut y lire, entre autres, que trois membrures seront analyses. Appuyez sur le bouton "Analyser". Lorsque les rsultats seront disponibles, fermez la bote de dialogue.


1-10 Graitec inc.

Lecture des rsultats

Licne "Combinaison" est automatiquement active une fois que lanalyse est termine.

Slectionnez la combinaison dans la liste droulante de la barre "Slection du titre".

Dans longlet Rsultats des Options daffichage, slectionnez l'option

"Dforme". Pour afficher les valeurs numriques, cliquez sur licne de la barre doutils Diagrammes.

Maintenant, dans le mme onglet, dslectionnez l'option "Dforme" et slectionnez l'option Mx (moment de flexion sur laxe fort). Activez galement laffichage des valeurs numriques.

Pour ajuster lamplitude du diagramme, utilisez les fonctions de la barre doutils Diagrammes.

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Graitec inc. 1-11

Pour accder rapidement aux rsultats des efforts et des dformes pour une membrure, double-cliquez sur une membrure.

Note : Plusieurs colonnes ont t masques en utilisant la fonction Masquer du menu contextuel des chiffriers, car elles contenaient des valeurs nulles. Voir "Menu contextuel des chiffriers" dans le chapitre 1 de l'aide en ligne, la section Chiffriers.

Slectionnez toutes les membrures et ensuite allez dans le menu Rsultats /Combinaisons/Contraintes internes (min/max) - Membrures.

Remarque Pour connatre la dfinition des colonnes dun chiffrier lorsquil est ouvert, appuyez sur la touche F1 pour ouvrir laide en ligne directement cette rubrique.

Maintenant, nous allons utiliser le mme exemple et montrer les tapes suivre avant de pouvoir lancer un design acier.

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CivilDesign Inc 1-13

Configuration du projet

Onglet Analyse Ouvrez la bote de dialogue Configuration du projet (menu Fichier) et vrifiez les paramtres de l'analyse non linaire dans l'onglet Analyse.

Spcification acier

En mode Structure, allez dans le menu Structure et choisissez Spcifications/Acier.

Insrez une ligne dans le chiffrier des spcifications acier s'il est vide. Donnez un nom cette spcification et slectionnez la norme CAN/CSA-S16-01 dans la liste droulante la colonne "Norme". Choisissez l'option "Design" comme type d'analyse.

Design acier


1-14 CivilDesign Inc

Il faut choisir un groupe de sections et un type de profil pour effectuer un design. On peut crer plusieurs spcifications selon les types de profils qu'on dsire utiliser pour un design.

Note sur la disponibilit des profils W canadiens

Utilisez le groupe de sections "USA", car les W ne sont plus fabriqus au Canada. Vous pouvez aussi crer votre propre groupe de sections. Le matriau slectionn doit tre compatible avec les sections W amricaines.

(Note : un groupe de sections et un type de profil ne sont pas requis dans une spcification de type "vrification".)

Critres de design et spcifications

Activez licne Membrure sur la barre doutils lments et slectionnez toutes les membrures.

Appuyez sur licne Proprits . Activez les critres de design dans la bote de dialogue Caractristiques de la membrure.

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Slectionnez longlet Design acier dans la mme bote de dialogue.

Choisissez la spcification S16-Design. Appuyez sur OK.

Critres de design pour la poutre

Supports latraux

Double-cliquez sur la poutre et spcifiez un support latral continu la fibre suprieure dans longlet Design acier.

Note : Un support latral agit toujours sur laxe faible dune membrure. Par consquent, le coefficient de longueur effective en compression sur laxe faible, Ky, est gal zro lorsquun support latral continu est fourni soit la fibre suprieure OU infrieure dune membrure.



Flche admissible

Un critre de flche de L/360 sur laxe fort (Lx/) est spcifi dans longlet Design acier.

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Combinaisons

Combinaison de statut Ultime Au moins une combinaison de statut Ultime doit tre prsente pour effectuer un design. la premire ligne, double cliquez dans la cellule "Statut" et changez le statut Analyse seulement Ultime.

Combinaison de statut Flche instantane Pour qu'ADA fasse la conception de la poutre en respectant la flche admissible, une combinaison de statut Flche instantane doit tre ajoute dans le chiffrier Dfinition des combinaisons : Insrez une ligne, double cliquez la colonne statut et slectionnez l'option Flche instantane. Entrez une dfinition si dsire.

Slectionnez l'onglet Coefficient de pondration et insrez une ligne pour la combinaison Flche. Double-cliquez la colonne "Chargement" et choisissez le cas de charge "Vive". Entrez un facteur de 1.0.

Nous aurons les combinaisons suivantes :

Analyse et Design acier

Appuyez sur licne Analyse et Design de la barre doutils Outils. La bote de dialogue Design sera affiche lcran. On peut y lire que trois membrures seront optimises selon laire des sections. Appuyez sur le bouton "Analyser".

Lorsque le design est termin, fermez la bote de dialogue. L'icne "Rsultats du design" est automatiquement active une fois que le design est termin.



Rsultats du design acier

Affichage graphique des rsultats

Ouvrez la bote de dialogue Options daffichage en cliquant sur licne . Dans longlet Rsultats, affichez les pourcentages de sollicitation des membrures en activant loption Sollicitation la section "Membrure".

Pour voir le nom des profils que le logiciel a choisi, cochez loption Section la section "Membrures" dans longlet lments.

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Pour changer le style de la police de la lgende, appuyez sur le bouton Police dans l'onglet Limites. Dans la bote de dialogue Police, modifiez le style et la hauteur du texte et appuyez sur OK.

Chiffrier des rsultats du design acier Les rsultats du design sont donns pour les combinaisons qui contrlent le design de la membrure soient : avec interaction flexion/compression (Mf-Nf), en cisaillement et celle qui contrle la flche admissible. Larticle du code qui gouverne le design est galement affich.

Slectionnez toutes les membrures et appuyez sur licne Proprits. Vous pouvez aussi ouvrir le chiffrier dans le menu Rsultats/Design structural /Acier.



Rsultats sur la flche calcule La flche donne dans le chiffrier des rsultats du design est la flche maximale calcule entre les points dinflexion dune membrure. On peut voir que la longueur entre les points dinflexion est de 4.29 m et que la flche est de 7.78 mm vers le bas. Le rapport est de L/550 < L/360. Donc, cette combinaison nest pas critique.

Note : La dforme affiche pour une combinaison donne provient dune analyse statique et elle ne correspond pas la flche calcule entre les points dinflexion lors d'un design acier.

Affichage de la dforme pour la combinaison de statut Flche

Activez le mode Combinaison et slectionnez la combinaison "2 : L1". Activez l'affichage de la dforme dans l'onglet Rsultats de la bote de dialogue Options d'affichage.

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Efforts et dforme de la membrure

Cette icne, localise dans la partie infrieure du chiffrier des rsultats du design, permet daccder un chiffrier virtuel qui inclut les efforts et dforme chaque subdivision de la membrure pour les combinaisons critiques du design.

Slectionnez une membrure dans le chiffrier et appuyez sur cette icne.



Note : Certaines colonnes ont t masques.

Aperu de la note de calcul

Pour visualiser la note de calcul pour une membrure, slectionnez la ligne du chiffrier qui correspond cette membrure et appuyez sur l'icne. Pour limprimer, appuyez sur le bouton Print disponible dans la fentre Aperu avant impression. Voir un exemple la page suivante.

Impression de la note de calcul

Pour imprimer directement la note de calcul dune membrure, slectionnez la ligne dans le chiffrier des rsultats du design et appuyez sur cette icne.

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Groupes de design (optionnel)

Cration et assignation des groupes de design

Lors du design, un seul profil est choisi par groupe de design. Plusieurs groupes de design peuvent tre assujettis une mme spcification.

Les groupes de design doivent tre crs en mode dactivation Structure.

Slectionnez les membrures que vous dsirez grouper et utilisez les touches de raccourcis [Ctrl]+G. (Ce raccourci correspond la fonction Grouper les membrures dans le menu Structure/Groupes.) Dans notre exemple, nous avons slectionn les deux colonnes.

Dans la bote de dialogue Grouper les membrures, tapez un nom de groupe et choisissez la spcification acier qui sera assigne ce groupe de design.

Appuyez sur OK.

Le groupe de design apparat dans longlet Design acier de la bote de dialogue Caractristiques de la membrure. Lorsquil ny a pas de groupe, une spcification doit tre choisie.

Affichage dun groupe de design

Pour faire afficher un groupe de design lcran, ouvrez la bote de dialogue Options daffichage. Dans longlet Attributs, cochez la case Groupe de design et choisissez un groupe dans la liste droulante.

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Rsultats dune combinaison

Les rsultats des combinaisons et des enveloppes correspondent aux rsultats d'une analyse statique non linaire.

Pour afficher les diagrammes des efforts et dformes des membrures pour une combinaison donne, activez le mode Combinaison et choisissez une combinaison dans la liste droulante.

Ensuite, dans longlet Rsultats des Options daffichage, cochez la case Dforme ou une des cases correspondant ce que vous voulez voir.

Pour ajuster lamplitude des diagrammes et afficher les valeurs numriques, utilisez les fonctions de la barre doutils Diagrammes. Pour ajuster la taille du texte, utilisez les icnes A+ ou A-.



Maintenant, dans le mme onglet, dcochez l'option Dforme et slectionnez l'option Mx (moment de flexion sur laxe fort). Activez laffichage des valeurs numriques.

Chiffrier des efforts et dforme pour une combinaison Pour accder rapidement aux chiffriers des efforts et dforme pour une membrure, double-cliquez

sur une membrure. Ici, nous avons double-cliqu sur la 1re colonne.

Note : Certaines colonnes ont t masques.

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