u4.81.46 Opérateur VERI_FERRAILLAGE#

Résumé :

Opérateur de vérification d’un ferraillage existant

Syntaxe#

Détail de la syntaxe
/ dyna_trans
/ evol_elas
/ evol_noli
/ mult_elas = VERI_FERRAILLAGE(
    ◆ reuse     = <objet de RESULTAT>,
    ◆ RESULTAT  = dyna_trans / evol_elas / evol_noli / mult_elas,
    ◆ CARA_ELEM = cara_elem,
    ◆ CHAM_FERR = cham_elem,
    ◇ CHAM_REFE = cham_elem / carte_sdaster ,
    ◇ TOUT_ORDRE = "OUI" (ou non renseigné),
    ◇ NUME_ORDRE = int,
    ◇ LIST_ORDRE = listis,
    ◇ INST = float,
    ◇ LIST_INST = listr8,
    ◆ TYPE_COMB = / "ELS",
                  / "ELU",
    ◇ CODIFICATION = / "BAEL91",
                     / "EC2" (par défaut),
    ◇ PAS_THETA = float (défaut: 5),
    ◆ UNITE_CONTRAINTE = / "MPa",
                         / "Pa",
    ◆ UNITE_DIMENSION = / "m",
                        / "mm",
    # Si: equal_to("CODIFICATION", 'BAEL91')
        ◆ AFFE = _F(
             ◆ / TOUT = "OUI" (ou non renseigné),
               / GROUP_MA = grma,
             ◇ TYPE_STRUCTURE = / "2D" (par défaut),
             ◆ C_INF = float,
             ◆ C_SUP = float,
             ◇ N = float,
             ◇ FE = float,
             ◇ FCJ = float,
             ◇ SIGS_ELS = float,
             ◇ SIGC_INF_ELS = float,
             ◇ SIGC_SUP_ELS = float,
             ◇ EYS = float,
             ◇ TYPE_DIAGRAMME = / "B1",
                                / "B2" (par défaut),
             ◇ GAMMA_S = float,
             ◇ GAMMA_C = float,
             ◇ ALPHA_CC = float (défaut: 0.85),
          ),
    # Si: equal_to("CODIFICATION", 'EC2')
        ◆ AFFE = _F(
             ◆ / TOUT = "OUI" (ou non renseigné),
               / GROUP_MA = grma,
             ◇ TYPE_STRUCTURE =  / "2D" (par défaut),
             ◆ C_INF = float,
             ◆ C_SUP = float,
             ◇ ALPHA_E = float,
             ◇ FYK = float,
             ◇ FCK = float,
             ◇ SIGS_ELS = float,
             ◇ SIGC_INF_ELS = float,
             ◇ SIGC_SUP_ELS = float,
             ◇ CLASSE_ACIER = / "A",
                              / "B" (par défaut),
                              / "C",
             ◇ EYS = float,
             ◇ TYPE_DIAGRAMME = / "B1",
                                / "B2" (par défaut),
             ◇ GAMMA_S = float,
             ◇ GAMMA_C = float,
             ◇ ALPHA_CC = float (défaut: 0.85),
          ),
    ◇ INFO = / 1 (par défaut),
             / 2,
)


◆ : obligatoire
◇ : optionnel
⟐ : présent par défaut
& : ensemble
/ : un seul parmi
| : plusieurs choix possibles

Opérandes#

Opérande RESULTAT#

♦ RESULTAT = resu

Nom d’un concept résultat de type résultat. Il est nécessairement réentrant.

Ce résultat doit inclure les efforts (EFGE_ELNO) dus aux charges étudiées. Le concept de RESULTAT (dyna_trans, evol_elas, evol_noli ou mult_elas) peut être obtenu, par exemple, à l’aide des commandes suivantes : MECA_STATIQUE, POST_COMBINAISON ou CREA_CHAMP + CREA_RESU, etc.

Exemples de création du concept RESULTAT :

  1. A l’aide de POST_COMBINAISON

COMBI1    = POST_COMBINAISON(MODELE      = MODEL,
                         TOUT            = 'OUI',
                         TABLE_COEF      = tableELU,
                         TYPE_COMB       = 'RESULTAT',
                         TABLE_COEF_RESU = CO('COMBI_TB'),
                         NOM_CHAM        = ('DEPL', 'REAC_NODA',
                                             'EFGE_ELNO', ),
                         AFFE = (
                                   _F(NOM_CAS  = 'Charge_G',
                                   RESULTAT = Statique_G),
                                   _F(NOM_CAS  = 'Charge_Q',
                                   RESULTAT = Statique_Q),
                                   ),
                         )

  1. Avec CREA_CHAMP puis CREA_RESU

CHEFF1 = CREA_CHAMP(
MAILLAGE=MA,
OPERATION="AFFE",
TYPE_CHAM="CART_SIEF_R",
AFFE=_F(
     GROUP_MA="PLAQUE",
     NOM_CMP=("NXX", "NYY", "NXY", "MXX", "MYY", "MXY", "QX", "QY"),
     VALE=(0.0, -1e-06, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0),
))
RESU1 = CREA_RESU(
OPERATION="AFFE",
TYPE_RESU="EVOL_ELAS",
AFFE=(
     _F(NOM_CHAM="EFGE_ELNO", CHAM_GD=CHEFF1, INST=1.0, MODELE=MODEL, CARA_ELEM=CARA),
))

Opérande CARA_ELEM#

♦ CARA_ELEM = carac

Il est nécessaire de renseigner les caractéristiques élémentaires par le mot-clef CARA_ELEM pour tous les résultats statiques & dynamiques.

Opérande FERR_ELEM#

♦ CHAM_FERR = cham_elem,

Champ de densités de ferraillage constant par élément “FERR_ELEM” de type “ELEM_FER2_R”. Seules quatre composantes sont nécessaires : [DNSXI, DNSXS, DNSYI, DNSYS]. Le calcul ne prend pas en compte l’armature transversale au cisaillement (DNST) hors-plan, même si cette composante est présente dans le champ.

Ce champ peut être extrait à partir d’un résultat obtenu avec CALC_FERRAILLAGE [U4.81.82] en utilisant CREA_CHAMP [U4.81.82], comme illustré ci-dessous :

RES1 = CALC_FERRAILLAGE(
RESULTAT=RES1,
reuse=RES1,
CARA_ELEM=CARA,
CODIFICATION="EC2",
TYPE_COMB="ELU",
UNITE_CONTRAINTE="Pa",
UNITE_DIMENSION="m",
PAS_EPAI=0.001,
INST=(1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0),
AFFE=(
     _F(
          TOUT="OUI",
          TYPE_STRUCTURE="2D",
          C_SUP=0.08,
          C_INF=0.08,
          FYK=500.0e6,
          FCK=35.0e6,
          RHO_ACIER=7800.0,
          EYS=210.0e9,
          TYPE_DIAGRAMME="B2",
          GAMMA_S=1.15,
          GAMMA_C=1.5,
          ALPHA_CC=1.0,
     )
),
)

# Extraction du champ de ferraillage correspondant a un instant
CHAM_FERR1 = CREA_CHAMP(NOM_CHAM   ='FERR_ELEM',
                         INST      = 5.0,
                         OPERATION ='EXTR',
                         RESULTAT  =RES1,
                         TYPE_CHAM ='ELEM_FER2_R')

Il est également possible de créer un champ avec CREA_CHAMP [U4.81.82] en définissant des valeurs de densité de ferraillage (provenant des plans de ferraillage, par exemple), comme illustré ci-dessous :

FERR2     = CREA_CHAMP(AFFE=(_F(GROUP_MA=("PLAQUE", ),
                         NOM_CMP=('DNSXI', 'DNSXS', 'DNSYI', 'DNSYS'),
                         VALE=(0.00157, 0.00157, 0.00157, 0.00157)),
                    ),
                    MODELE=MODEL,
                    OPERATION='AFFE',
                    PROL_ZERO='OUI',
                    OPTION = 'FERR_ELEM',
                    TYPE_CHAM='ELEM_FER2_R')

Note

Il est à noter que le champ de ferraillage est unique. Si plusieurs charges d’études sont présentes dans le concept RESULTAT donné en entrée, le calcul sera effectué pour chacune de ces charges, mais avec le même ferraillage.

Opérande CHAM_REFE#

Les efforts de référence (EFGE_ELNO) utilisés pour le calcul de la marge (souvent correspondant aux charges permanentes). Par défaut, ce champ est initialisé à zéro.

Ce champ peut être obtenu, par exemple, avec CREA_CHAMP [U4.81.82] comme suit :

EFF_REFE = CREA_CHAMP(
MAILLAGE=MA,
OPERATION="AFFE",
TYPE_CHAM="CART_SIEF_R",
AFFE=_F(
     GROUP_MA="PLAQUE",
     NOM_CMP=("NXX", "NYY", "NXY", "MXX", "MYY", "MXY", "QX", "QY"),
     VALE=(0.0, 1.0e6, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0),
)
)

Note

Comme pour le champ de ferraillage, le champ des efforts de référence est unique. Même si plusieurs charges d’études sont présentes dans le concept RESULTAT donné en entrée, le calcul de la marge sera effectué pour chacune de ces charges par rapport au champ d’efforts unique CHAM_REFE.

Opérande TYPE_COMB#

♦    /    'ELU'

La vérification du ferraillage, notamment la construction du diagramme d’interaction, est effectuée à l’État Limite Ultime (ELU), en tenant compte du critère de limitation des déformations du béton et de l’acier.

♦     /    'ELS'

La vérification du ferraillage, notamment la construction du diagramme d’interaction, est effectuée à l’État Limite de Service Caractéristique (ELS), en tenant compte du critère de limitation des contraintes dans le béton et dans l’acier.

Opérande CODIFICATION#

◊    CODIFICATION    =
                        /    'EC2',        [DEFAUT]

                        /    'BAEL91'

Le mot-clé CODIFICATION permet de choisir la réglementation utilisée pour la vérification du ferraillage. Actuellement, les réglementations disponibles sont le BAEL91 et l’Eurocode 2.

Opérande PAS_THETA#

◊    PAS_THETA    =
                        / 5.0, [DEFAUT]

                        / thiter, [R]

Le mot-clé PAS_THETA permet de choisir la valeur du pas d’itération sur l’angle θ, qui définit l’orientation des facettes fictives ‘1D’ de la méthode Capra-Maury. L’angle de 5°, fixé par défaut, correspond à 36 facettes (180°/5).

Opérande UNITE_CONTRAINTE#

♦ UNITE_CONTRAINTE  =
                        / 'MPa',

                        / 'Pa'

Unité de contraintes utilisée pour la saisie des mots-clés de l‘opérateur.

Note

Il est très important de veiller à ce que l’unité retenue dans ce mot-clé soit la même que l’unité des contraintes du problème découlant du calcul aux éléments finis.

Opérande UNITE_DIMENSION#

♦ UNITE_DIMENSION =
                        / 'm',

                        / 'mm'

Unité de dimensions utilisée pour la saisie des mots-clés de l‘opérateur

Note

Il est très important de veiller à ce que l’unité retenue dans ce mot-clé soit la même que l’unité des dimensions du problème et de sa géométrie découlant du calcul aux éléments finis.

Sélection des numéros d’ordre#

L’emploi des mots-clés TOUT_ORDRE, NUME_ORDRE, LIST_ORDRE, INST et LIST_INST est décrit dans le document [U4.71.00].

Opérande AFFE#

Sélection des mailles concernées par le calcul#

Les mots-clés TOUT et GROUP_MA permettent à l’utilisateur de choisir les mailles sur lesquelles il souhaite effectuer le calcul.

/    TOUT = 'OUI'

Toutes les mailles (porteuses d’éléments finis) seront traitées par défaut.

/    GROUP_MA = l_grma

Seules les mailles incluses dans la liste des groupes de mailles l_grma seront traitées.

Note

Si le modèle n’est pas uniquement formé d’éléments de coque (3D, poutres, …), il ne faut pas utiliser le mot clé TOUT=”OUI”. Il faut indiquer les éléments de coque à l’aide du mot-clé GROUP_MA.

Mot-clé spécifique à l’option CODIFICATION = ’BAEL91’#

Opérande TYPE_STRUCTURE#
♦ TYPE_STRUCTURE= / '2D'

Actuellement, la seule option possible est 2D. L’opérateur est adapté uniquement aux éléments plaques.

Opérande C_SUP#
♦ C_SUP = enrobs,            [R]

Distance entre la surface de béton et l’axe des armatures de ferraillage pour la face supérieure de la coque.

Note

La valeur de l’enrobage peut être approximée à \(0.1h\) avec \(h\) l’épaisseur de la section.

Opérande C_INF#
♦ C_INF = enrobi,           [R]

Distance entre la surface de béton et l’axe des armatures de ferraillage pour la face supérieure de la coque.

Note

La valeur de l’enrobage peut être approximée à \(0.1h\) avec \(h\) l’épaisseur de la section.

Opérande N#
◊ N = cequi,            [R]

Coefficient d’équivalence acier/béton (rapport des modules d’Young)

Il est obligatoire de renseigner sa valeur pour le calcul aux États Limites de Service Caractéristique (ELS).

Note

La valeur couramment utilisée est \({\alpha}_{e}=15\) .

Opérande FE#
◊ FE = facier,            [R]

La limite d’élasticité de l’acier (contrainte)

Opérande FCJ#
◊ FCJ = fbeton,            [R]

La résistance caractéristique du béton à la compression (contrainte).

Opérande EYS#
◊ EYS = eys,            [R]

La valeur du module d’Young de l’acier.

Note

La valeur couramment utilisée est \({E}_{\mathit{ys}}=210000\mathit{MPa}\) .

Opérande TYPE_DIAGRAMME#
◊ TYPE_DIAGRAMME =
                    / 'B1',

                    / 'B2',[defaut]

Le choix de la forme du diagramme Contrainte-Déformation de l‘acier pour le calcul à l‘ELU (voir [R7.04.05]).

B1 : palier plastique incliné et limité.

B2 : palier plastique horizontal et illimité.

Opérande GAMMA_S#
◊ GAMMA_S= gammas,            [R]

Coefficient de sécurité sur la résistance de l’acier à l’ELU.

En général, \({\gamma}_{s}=1.5\) pour des combinaisons accidentelles sinon \({\gamma}_{s}=1.15\).

Opérande GAMMA_C#
◊ GAMMA_C= gammac,            [R]

Coefficient de sécurité sur la résistance du béton à l’ELU.

En général, \({\gamma}_{c}=1.2\) pour des combinaisons accidentelles sinon \({\gamma}_{c}=1.5\).

Opérande ALPHA_CC#
◊ ALPHA_CC= alphacc,          [R]

Coefficient affectant la résistance ultime du béton (à l’ELU). Il vaut 1 par défaut dans l’EC2, et 0,85 par défaut au BAEL

Opérande SIGS_ELS#
◊SIGS_ELS= sigs [R]

Contrainte admissible dans l’acier (obligatoire pour le calcul à l’État Limite de Service).

Note

Il est recommandé dans l’EC2 , d’utiliser \(\text{SIGS\_ELS}=0.8{f}_{\mathit{yk}}\) , avec \({f}_{\mathit{yk}}\) la limite d’élasticité de l’acier.

Opérande SIGC_INF_ELS#
◊ SIGC_INF_ELS= sigci [R]

Contrainte admissible de compression dans le béton en face inférieure de la coque (obligatoire pour le calcul à l’État Limite de Service).

Opérande SIGC_SUP_ELS#
◊ SIGC_SUP_ELS= sigcs [R]

Contrainte admissible de compression dans le béton en face supérieure de la coque (obligatoire pour le calcul à l’État Limite de Service).

Note

Il est recommandé dans l’EC2, d’utiliser \(\text{SIGC\_ELS\_INF/SUP}=0.6{f}_{\mathit{ck}}\) avec \({f}_{\mathit{ck}}\) la résistance caractéristique du béton à la compression.

Mot-clé spécifique à l’option CODIFICATION = ’EC2’#

Opérande TYPE_STRUCTURE#
♦ TYPE_STRUCTURE= / '2D'

Actuellement, la seule option possible est 2D. L’opérateur est adapté uniquement aux éléments plaques.

Opérande C_SUP#
♦ C_SUP = enrobs,            [R]

Distance entre la surface de béton et l’axe des armatures de ferraillage pour la face supérieure de la coque.

Note

La valeur de l’enrobage peut être approximée à \(0.1h\) avec \(h\) l’épaisseur de la section.

Opérande C_INF#
♦ C_INF = enrobi,           [R]

Distance entre la surface de béton et l’axe des armatures de ferraillage pour la face supérieure de la coque.

Note

La valeur de l’enrobage peut être approximée à \(0.1h\) avec \(h\) l’épaisseur de la section.

Opérande ALPHA_E#
◊ALPHA_E = cequi,            [R]

Coefficient d’équivalence acier/béton (rapport des modules d’Young)

Il est obligatoire de renseigner sa valeur pour le calcul aux États Limites de Service Caractéristique (ELS).

La valeur couramment utilisée est \({\alpha}_{e}=15\) .

Opérande FYK#
◊ FYK= facier,            [R]

La limite d’élasticité de l’acier (contrainte)

Opérande FCK#
◊ FCK= fbeton,            [R]

La résistance caractéristique du béton à la compression (contrainte).

Opérande EYS#
◊ EYS = eys,            [R]

La valeur du module d’Young de l’acier.

Note

La valeur couramment utilisée est \({E}_{\mathit{ys}}=210000\mathit{MPa}\) .

Opérande TYPE_DIAGRAMME#
◊ TYPE_DIAGRAMME =
                    / 'B1',

                    / 'B2',[defaut]

Le choix de la forme du diagramme Contrainte-Déformation de l‘acier pour le calcul à l‘ELU (voir [R7.04.05]).

B1 : palier plastique incliné et limité.

B2 : palier plastique horizontal et illimité.

Opérande GAMMA_S#
◊ GAMMA_S= gammas,            [R]

Coefficient de sécurité sur la résistance de l’acier à l’ELU.

En général, \({\gamma}_{s}=1.5\) pour des combinaisons accidentelles sinon \({\gamma}_{s}=1.15\).

Opérande GAMMA_C#
◊ GAMMA_C= gammac,            [R]

Coefficient de sécurité sur la résistance du béton à l’ELU.

En général, \({\gamma}_{c}=1.2\) pour des combinaisons accidentelles sinon \({\gamma}_{c}=1.5\).

Opérande ALPHA_CC#
◊ALPHA_CC= alphacc,            [R]

Coefficient affectant la résistance ultime du béton(à l’ELU). Il vaut 1 par défaut dans l’EC2, et 0,85 par défaut au BAEL

Opérande SIGS_ELS#
◊ SIGS_ELS= sigs [R]

    Contrainte admissible dans l'acier (obligatoire pour le calcul à l'État Limite de Service).

Il est recommandé dans l’EC2 , d’utiliser \(\text{SIGS\_ELS}=0.8{f}_{\mathit{yk}}\) , avec \({f}_{\mathit{yk}}\) la limite d’élasticité de l’acier.

Opérandes SIGC_INF_ELS#
◊ SIGC_INF_ELS= sigci [R]

Contrainte admissible de compression dans le béton en face inférieure de la coque (obligatoire pour le calcul des éléments ‘2D’ à l’État Limite de Service).

Opérande SIGC_SUP_ELS#
◊ SIGC_SUP_ELS= sigcs [R]

Contrainte admissible de compression dans le béton en face supérieure de la coque (obligatoire pour le calcul des éléments ‘2D’ à l’État Limite de Service).

Il est recommandé dans l’EC2, d’utiliser \(\text{SIGC\_ELS\_INF/SUP}=0.6{f}_{\mathit{ck}}\) avec \({f}_{\mathit{ck}}\) la résistance caractéristique du béton à la compression.

Opérande CLASSE_ACIER#
◊ CLASSE_ACIER= classe,            [R]

Classe d’acier. Doit être une des trois valeurs: “A” à ductilité normale, “B” à haute ductilité ou “C” à très haute ductilité. Elle permet de définir la valeur du pivot A comme suit :

\[\begin{split}\begin{cases}{PIV}_{A}={2,5\text{%}, \quad Classe\quad A}\\{PIV}_{A}={5,0\text{%}, \quad Classe\quad B }\\{PIV}_{A}={7,5\text{%},\quad Classe\quad C}\end{cases}\end{split}\]

Composition du champ produit#

Le résultat est enrichi par un nouveau champ (nommé MARG_ELEM dans la structure de données) dont les composantes sont :

  • MARGE : la marge mécanique

  • THETA : l’angle de la facette critique qui correspond à la marge minimale

  • TAU_UTIL : le taux d’utilisation, vaut 1 - MARGE

  • C0C : la distance entre le point de charge de référence et la charge d’étude sur la facette critique. Voir [r7.04.05] pour plus de détails.

  • C0CRD : la distance entre le point de charge de référence et la charge limite appartenant au diagramme d’interaction sur la facette critique. Voir [r7.04.05] pour plus de détails.

  • Le reste des paramètres de sortie sont les paramètres qui servent à tracer le diagramme d’interaction sur la facette critique. Ils sont sauvegardés dans le champ pour que l’opérateur POST_VERI_FERRAILLAGE [u4.81.47] puisse reproduire le diagramme si l’utilisateur souhaite le visualiser. Ils correspondent aux paramètres matériaux, réglémentaires ou géométriques des éléments et certains sont projetés sur la facette d’angle THETA (comme les densités de ferraillage par exemple).

Cas particuliers :

  • Lorsque le point de référence C0 se trouve en dehors du diagramme ou sur celui-ci, la facette concernée n’est pas vérifiée pour le chargement de référence et le calcul de la marge n’a plus de sens (la formule (4702) devient inapplicable). Si ce cas est rencontré sur un élément, et pour éviter d’arrêter le calcul et de pénaliser le calcul sur les autres éléments, la valeur de la marge est fixée à 2 et la valeur du taux d’utilisation à -1, pour permettre à l’utilisateur d’identifier les éléments concernés (car ces valeurs ne peuvent être obtenues dans aucun autre cas). De plus, une alarme est fournie pour informer l’utilisateur de la présence de ce cas particulier. Pour pouvoir identifier la configuration, l’utilisateur peut se référer aux valeurs de C0C et C0CRD fournies.

(196)#\[𝑚(𝜃)=1−\frac{𝐶_0 𝐶}{𝐶_0 𝐶_{𝑅𝑑}}= 1−\frac {\parallel(𝑁 (𝜃),𝑀(𝜃)) − (𝑁_0 (𝜃),𝑀_0 (𝜃))\parallel} {\parallel(𝑁_𝑅𝑑 (𝜃),𝑀_𝑅𝑑 (𝜃)) − (𝑁_0 (𝜃),𝑀_0 (𝜃))\parallel}\]

Exemples d’utilisation#

Voir les cas tests :

  • SSLS142

  • SSLS150

  • SSLS149