v3.03.140 FORMA40 - Travaux pratiques - formation « Génie Civil » : étude d’une plaque console soumise à la pesanteur et à la flexion#

Résumé:

Ce test est un test permettant de débuter avec les calculs en Génie Civil. Il a pour but de représenter une plaque console en béton armé modélisée, soit à l’aide d’une modélisation de plaque (modélisation \(B\) ) , soit par une modélisation \(3D\) (modélisation \(A\) ), et de s’initier aux post-traitements.

Solution de référence#

Il s’agit d’un test inspiré du cas-test SSLS132.

Les valeurs de référence sont uniquement des valeurs de non-régression.

Modélisation A#

Déroulement du TP#

Il s’agit de mener le calcul en modélisant le béton à l’aide d’éléments \(3D\) et les armatures en acier avec des éléments GRILLE_MEMBRANE. Le fichier de commandes Code_Aster sera généré à l’aide d’AsterStudy.

Réalisation du maillage#

Option en temps limité : on propose de lire le maillage (forma40a.mmed) qui a été réalisé avec un script Salomé . Le fichier est récupérable dans le répertoire d’installation de salome_meca (chemin: XXX/salome_meca/VYYY/tools/Code_aster_stable_ZZZZ/share/aster/tests ).

Option en temps non contraint : l’utilisateur peut réaliser le maillage, en veillant à faire passer le maillage par les surfaces où sont situées les nappes d’armatures.

Calcul élastique#

Il s’agit de définir le fichier le fichier de commandes permettant de réaliser cette étude. Les différentes étapes sont indiquées ci-dessous:

Lire le maillage au format MED ( LIRE_MAILLAGE).

Affecter les modélisations aux différents groupes de mailles ( AFFE_MODELE / 3D et GRILLE_MEMBRANE).

Définir les caractéristiques des éléments de structures (AFFE_CARA_ELEM, mot-clé GRILLEpour les éléments GRILLE_MEMBRANE) à savoir la section et le repère permettant de définir le repère local.

Définir les propriétés matériaux de l’acier et du béton (DEFI_MATERIAU)et les affecter (AFFE_MATERIAU).

Créer la discrétisation temporelle à l’aide de DEFI_LIST_REEL.

Définir les conditions aux limites et les chargements (AFFE_CHAR_MECA, mots-clés DDL_IMPOet PESANTEUR). Remarque: le chargement sur le bord \(B1X\) nécessite de définir une fonction multiplicatrice à l’aide de la commande DEFI_FONCTION qui sera appliqué au chargement via le mot-clé FONC_MULT sous EXCIT ou d’utiliser AFFE_CHAR_MECA_F.

Utiliser STAT_NON_LINEpour le calcul élastique ( COMPORTEMENT/RELATION=”ELAS”) avec la liste d’instant définie précédemment.

Imprimer le résultat au format MED( IMPR_RESU/FORMAT=”MED”).

Sauvegarder et lancer le calcul.

Post-traitement#

Dépouillement de base avec Paravis#

Importer le fichier MED dans Salomé sous Paravis.

Tracer la déformée (filtre Warp by Vector ).

Visualiser les contraintes aux points de Gauss (filtre ELGA field To Point Gaussian) .

Compléter le fichier de commande en calculant différentes grandeurs intéressantes: déformations (type ELGAou ELNO), contraintes et/ou déformations équivalentes. Relancer le calcul puis visualiser les différentes grandeurs sous Salomé .

Tracer de la courbe force-déplacement dans Code_Aster#

En reprenant le fichier de commande initial ou en définissant un nouveau stage , faire les post-traitements permettant de tracer la courbe force-déplacement.

Calculer les forces nodales à l’aide de la commande CALC_CHAMP.

Récupérer la résultante des efforts appliquées à l’aide de la commande POST_RELEVE_T.

Récupérer le déplacement suivant \(>\) du bord \(NO2NO3\) à l’aide de la commande POST_RELEVE_T.

Imprimer les deux tables pour visualiser les informations contenues.

Tracer la courbe force-déplacementau format XMGRACE à l’aide de la commande IMPR_FONCTION. Pour cela récupérer les fonctions à tracer à l’aide de RECU_FONCTION en appliquant les filtres nécessaires. (Ne pas oublier de préciser l’unité et de définir lefichier de sortie pour pouvoir visualiser directement la courbe).

Suggestions d’autres post-traitements#

Récupérer les déformations le long d’une ligne (par exemple du point \((\mathrm{0,2.5},0)\) au point \((10.,2.5,0)\) à l’aide de la commande MACR_LIGN_COUP. Imprimer la courbe à l’aide de la commande IMPR_TABLE.

Imprimer la contrainte maximale obtenue dans le béton puis dans les aciers à l’aide de la commande POST_RELEVE_T(OPERATION=”EXTREMA”).

Grandeurs testées et résultats#

Valeur des composantes de contraintes:

Localisation	Identification	Référence	Tolérance
Bord \(B1X\)	Résultante effort \(DZ\)	\(3,16529\times {10}^{5}\)	\(0,001\) %
	Contrainte maximale dans la nappe d’acier \(ACM\)	\(2,70282\times {10}^{6}\)	\(0,001\) %
	Contrainte maximale dans le béton	\(1,61016\times {10}^{7}\)	\(0,001\) %

Modélisation B#

Déroulement du TP#

Il s’agit de mener le calcul en utilisant uniquement des éléments de structures à savoir les éléments DKT pour le béton et des éléments GRILLE_EXCENTREE pour les armatures, en générant le fichier de commandes Code_Aster à l’aide d’AsterStudy .

Réalisation du maillage#

Réaliser le maillage du béton à l’aide de Salomé. Dupliquer les mailles pour pouvoir représenter les 2 nappes d’armatures.

Calcul élastique#

On définira dans le fichier de commandes ou dans AsterStudy, les différentes commandes nécessaires à la réalisation de cette étude. Les différentes étapes sont indiquées ci-dessous.

Lire le maillage au format MED ( LIRE_MAILLAGE).

Affecter les modélisations aux différents groupes de mailles ( AFFE_MODELE /DKT et GRILLE_EXCENTREE).

Définir les caractéristiques des éléments de structures (AFFE_CARA_ELEM, mot-clé COQUEpour le béton modélisé par des DKT, mot-clé GRILLEpour les éléments GRILLE_EXCENTREE) .

Définir les propriétés matériau de l’acier et du béton ( DEFI_MATERIAU/ELASpuis AFFE_MATERIAU).

Affecter les conditions aux limites et les chargements (AFFE_CHAR_MECA, mots-clésDDL_IMPOet PESANTEUR).

Créer la discrétisation temporelle à l’aide de DEFI_LIST_REEL.

Utiliser STAT_NON_LINEpour le calcul élastique ( COMPORTEMENT/RELATION=”ELAS”) avec la liste d’instant définie précédemment.

Imprimer le résultat au format MED( IMPR_RESU/FORMAT=”MED”) .

Lancer le calcul .

Post-traitement#

Post-traiter les informations souhaitées, comme pour le cas \(3D\) .

Grandeurs testées et résultats#

Valeur des composantes de contraintes:

Localisation	Identification	Référence	Tolérance
Bord \(B1X\)	Résultante effort \(DZ\)	\(2,95443\times {10}^{5}\)	\(0,001\) %
	Contrainte maximale dans la nappe d’acier \(ACM\)	\(2,88427\times {10}^{6}\)	\(0,001\) %
	Contrainte maximale dans le béton	\(2,44314\times {10}^{7}\)	\(0,001\) %

Remarque: il est également possible de réaliser cette étude en maillant les armatures explicitement. Dans ce cas, le maillage des armatures doit utiliser les mêmes nœuds que le béton.