Une articulation de barre limite les efforts internes qui sont transmis d'une barre à d'autres barres. Les articulations ne peuvent être placées qu'aux extrémités de barre, et non en des points le long de la barre.
Certains types de barres sont déjà dotés d'articulations : un treillis par exemple ne transmet aucun moment, une barre câble ni moments ni efforts tranchants. Vous ne pouvez pas affecter d'articulations à ces types de barres. La saisie est verrouillée.
Base
L'onglet Base gère les paramètres élémentaires de l'articulation.
Système de coordonnées
Une articulation de barre peut se référer à l'un des systèmes d'axes suivants :
- Système d'axes local de barre x,y,z
- Système de coordonnées global X,Y,Z (éventuellement en tant qu'articulation ciseaux)
- Système d'axes personnalisé U,V,W
En règle générale, les articulations se réfèrent au système d'axes local de la barre. Les articulations ciseaux (voir l'image croisement de barres) ne sont toutefois possibles que dans le système d'axes global ou un système d'axes personnalisé.
Conditions d'articulation
Les conditions d'articulation sont divisées en degrés de liberté 'translationnels' et 'rotationnels'. Les premiers décrivent les déplacements dans la direction des axes locaux ou globaux, les seconds les rotations autour de ces axes.
Pour définir une articulation, cochez la case correspondant à l'axe respectif. La coche symbolise que le déplacement ou la rotation de la barre dans ou autour de la direction correspondante est possible. La constante du ressort de translation ou de rotation est alors mise à zéro. Vous pouvez à tout moment ajuster la 'constante de ressort' pour modéliser une articulation élastique. Saisissez les rigidités de ressort en tant que valeurs de dimensionnement.
Dans la colonne Non-linéarité, vous pouvez contrôler de manière ciblée la transmission des efforts internes pour chaque composante. Selon le degré de liberté, des entrées appropriées sont disponibles dans la liste des non-linéarités.
Rigide si effort interne négatif ou positif
Cela vous permet de contrôler facilement si seuls des efforts ou moments positifs ou négatifs sont transmis à l'extrémité de barre. Une articulation ux avec la non-linéarité 'Rigide si N positif' par exemple entraîne la transmission d'efforts de traction (positifs) à l'extrémité de barre, mais pas d'efforts de compression (négatifs). En cas d'efforts normaux négatifs, une articulation est donc active.
Dans un système de coordonnées local, les efforts internes se réfèrent au système d'axes local xyz de la barre.
Si vous sélectionnez une autre non-linéarité, vous pouvez définir les paramètres dans les onglets activité partielle, diagramme, frottement ou diagramme d'échafaudage.
Options
Larticulation ciseaux' est disponible dans le système de coordonnées global ou personnalisé. Elle permet de modéliser le croisement de barres traversantes.
Exemple
Quatre barres aboutissent en un nœud. Les barres transmettent des moments dans leur « direction de passage », mais pas sur l'autre paire de barres. Au nœud, seuls les efforts normaux et efforts tranchants sont transmis.
Affectez l'articulation soit aux barres 3 et 4, soit aux barres 1 et 2. L'autre paire de barres croisées ne reçoit aucune articulation.
Activité partielle
L'activité partielle d'une composante d'articulation est disponible en tant que propriété non linéaire de l'articulation de barre (voir l'image sélection de la non-linéarité de l'articulation).
Définissez l'activité de l'articulation pour le 'domaine négatif' ainsi que pour le 'domaine positif'. Dans la liste 'Type', différents critères d'activité de l'articulation sont disponibles.
- Complète : le déplacement ou la rotation est entièrement possible grâce à l'articulation.
- Rigide à partir du déplacement de libération / rotation de libération : l'articulation n'agit que jusqu'à un certain déplacement ou une certaine rotation. En cas de dépassement, un raccordement rigide ou un encastrement devient actif.
- Rupture à partir de l'effort de libération / moment de libération : l'articulation n'agit que jusqu'à un certain effort ou moment. En cas de dépassement, l'articulation est défaillante et ne transmet plus l'effort interne.
- Fluage à partir de l'effort de libération / moment de libération : l'articulation n'agit que jusqu'à un certain effort ou moment. En cas de dépassement, les déformations augmentent, mais plus l'effort interne.
- Défaillance de ressort : dans le cas d'une articulation avec rigidité de ressort, la composante de l'articulation n'est pas active.
La plupart des types d'articulations peuvent être combinés avec un 'glissement', de sorte que l'articulation ne devient active qu'après un certain déplacement ou une certaine rotation.
Diagramme
Le diagramme d'une composante d'articulation est disponible en tant que propriété non linéaire de l'articulation (voir l'image sélection de la non-linéarité de l'articulation).
Définissez dans la colonne 'Déplacement' ou 'Rotation' le nombre de points de définition du diagramme de travail avec les valeurs correspondantes. Dans la colonne 'Effort' ou 'Moment', vous pouvez ensuite affecter les valeurs d'abscisse des déplacements ou rotations aux forces ou moments d'articulation.
Si l'ordre des points de définition n'est pas correct, vous pouvez trier les entrées par ordre croissant à l'aide du bouton
.
Pour le 'début du diagramme' et la 'fin du diagramme', les critères suivants sont disponibles :
- Rupture : l'articulation n'agit que jusqu'à la valeur maximale de l'effort ou du moment. En cas de dépassement, l'activité complète de l'articulation s'établit. Aucun effort interne n'est plus transmis.
- Fluage : l'articulation n'est active que jusqu'à la valeur maximale de l'effort ou du moment. En cas de dépassement, les déformations augmentent, mais plus les efforts internes.
- Continue : au-delà du domaine de définition, la constante de ressort de la dernière étape est appliquée.
- Butée : la déformation admissible est limitée à la valeur maximale du déplacement ou de la rotation. En cas de dépassement, l'activité de l'articulation est levée et un raccordement rigide ou un encastrement devient actif.
Frottement
Dans la liste 'Non-linéarité', quatre possibilités sont disponibles pour définir le frottement d'une articulation translationnelle en fonction d'une autre composante d'articulation (voir l'image sélection de la non-linéarité de l'articulation).
Les forces d'articulation transmises sont mises en relation avec les efforts normaux ou efforts tranchants qui agissent dans une autre direction. Selon la sélection dans l'onglet 'Base', le frottement dépend d'un ou de deux efforts internes. Il existe la relation suivante entre la force de frottement de l'articulation et l'effort normal ou l'effort tranchant :
Plastique
Les propriétés plastiques d'articulation sont importantes pour les analyses pushover. Avec l'option Plastique d'une composante d'articulation à effet non linéaire, quatre possibilités sont disponibles (voir l'image sélection de la non-linéarité de l'articulation) :
- Bilinéaire
- Diagramme
- FEMA 356 | Rigid
- FEMA 356 | Élastique
Définissez dans les colonnes '"Effort interne" / "Effort interne"élastique' et 'δ / δélastique' ou 'φ / φélastique' les caractéristiques des domaines plastiques. Avec une valeur de My / My,élastique de 1.27 par exemple, la section commence à fluer dès le dépassement du moment plastique. Si 127 % de la capacité portante plastique sont dépassés, la barre est défaillante.
Les efforts internes limites plastiques sont déterminés automatiquement à partir des propriétés de section de la barre.
La longueur de barre influence le calcul de rigidité de l'articulation plastique. Elle est en règle générale reconnue automatiquement à partir des longueurs des barres auxquelles l'articulation est affectée. Si nécessaire, vous pouvez indiquer une 'longueur de barre personnalisée' pour l'articulation.
Critères d'acceptation
Dans la section inférieure, vous pouvez définir les valeurs limites des critères d'écoulement qui doivent s'appliquer à la sécurité du bâtiment. Celles-ci sont par exemple réglementées pour les éléments en acier dans le tableau 5-5 de la norme FEMA 356 de l'ASCE [1]. Ainsi, avec une valeur de φ / φélastique de 6.000, la valeur critique pour la 'sécurité des personnes' est atteinte dès que les déformations plastiques sont six fois supérieures à celles qui s'établissent lors de l'atteinte de la limite d'élasticité.
Les domaines des critères d'acceptation sont également représentés dans le diagramme.
Avec l'une des deux options plastiques FEMA, les critères d'acceptation sont préréglés selon les prescriptions de la norme américaine. Vous pouvez les ajuster si nécessaire en cochant la case 'Personnalisé'.
Définissez dans la liste le 'type de composante'. Les critères d'acceptation pour les composantes primaires et secondaires sont réglementés dans [1] tableau 5-5.
La publication spécialisée articulations plastiques dans RFEM 6 décrit comment utiliser une articulation plastique pour une analyse pushover.
Diagramme d'échafaudage
Le diagramme d'échafaudage d'une composante d'articulation est disponible en tant que propriété non linéaire de l'articulation (voir l'image sélection de la non-linéarité de l'articulation). Cela permet de représenter l'effet mécanique d'un raccordement de tubes emboîtés avec tronçon de tube interne entre deux barres. Le modèle de substitution transmet – en fonction de l'état de compression à l'extrémité de barre – le moment de flexion via le tube externe comprimé et, par complémentarité de forme, également via le tronçon de tube interne.
Vous pouvez décrire les propriétés d'articulation séparément dans les onglets 'Diagramme d'échafaudage | Tube interne' et 'Diagramme d'échafaudage | Tube externe'.
Pour la définition des paramètres, les possibilités présentées dans la section diagramme sont disponibles.
