Tutoriel pour SAFE V12 Modélisation d`une dalle bidirectionnelle

Tutoriel pour SAFE V12
Modélisation d’une dalle bidirectionnelle avec panneaux de retombée
Ce tutoriel donne les principales instructions pour la modélisation et l’analyse de la dalle bidirectionnelle
de l’exemple 15.2 du livre de Paultre (2012). La figure suivante présente le résultat final de la modélisation.
Créer un nouveau modèle :
1.
Cliquez sur File > New Model;
2.
Dans Design Code, choisissez CSA A23.3-04;
3.
Dans Design Preferences, entrez les paramètres de dimensionnement désirés (recouvrement, etc.);
4.
Dans Project Information, entrez les informations concernant le projet à l’étude;
5.
Dans Units, choisissez Metric Default;
6.
Dans Initial Model, vous avez le choix entre 8 modèles prédéfinis ou des modèles vierges (Blank et
Grid Only). Choisissez l’option Grid Only;
7.
Dans la fenêtre qui s’affiche, assurez-vous que l’option Cartesian est sélectionnée et entrez les
paramètres du quadrillage de la figure 15.12 du livre de Paultre (2012);
1
Définition des matériaux :
1.
Cliquez sur Define > Materials;
2.
La fenêtre suivante devrait d’afficher;
3.
Trois matériaux sont déjà définis. Soit dans l’ordre, l’acier de tendons de précontrainte, un béton de
30 MPa et l’acier d’armatures 400 MPa;
4.
Sélectionnez le matériau C30 et cliquez sur Modify/Show Material. Modifiez la valeur du module
d’élasticité à 25 000 MPa;
5.
Il faut modifier les types de barres d’armatures, car les dimensions ne sont pas les dimensions
canadiennes. Pour se faire, cliquez sur Define > Reinforcing Bar Sizes. Cliquez sur Clear All Bars.
Ensuite dans la zone Add Common Bar Set, sélectionnez Canadian et cliquez sur Add Bar Set;
Définition de la dalle :
1.
Cliquez sur Define > Slab Properties;
2.
Dans la fenêtre qui s’affiche, cliquez sur Add New Properties;
3.
Dans la fenêtre qui s’affiche, entrez le mot DALLE dans le champ Property Name. Sélectionnez le
matériau C30;
4.
Dans Analysis Property Data, assurez-vous que le type est Slab et entrez l’épaisseur de la dalle
(220 mm);
Définition des panneaux de retombée :
1.
Dans la fenêtre Slab Properties, cliquez sur Add New Properties;
2.
Dans la fenêtre qui s’affiche, entrez le mot RETOMBEE dans le champ Property Name. Sélectionnez
le matériau C30;
3.
Dans Analysis Property Data, assurez-vous que le type est Drop et entrez l’épaisseur des panneaux
de retombée (277 mm);
2
Définition des poutres de rive :
1.
Cliquez sur Define > Beam Properties;
2.
Dans la fenêtre qui s’affiche, cliquez sur Add New Properties;
3.
Dans la fenêtre qui s’affiche, entrez le mot POUTRIVE dans le champ Property Name. Assurez-vous
que le matériau de la poutre est C30 et que le matériau des armatures est CSA-G30 18Gr400;
4.
Dans la case Beam Shape Type, choisissez L Beam;
5.
Entrez les propriétés de la poutre de rive :
6.
-
Web Width at Top : 400 mm
-
Web Width at Bottom : 400 mm
-
Depth : 400 mm
-
Flange Width : 940 (CSA A23.3-04 Art. 10.3.4)
-
Slab Depth : 220 mm
Dans la zone Design Property Data, assurez-vous que l’option Flange Dimensions from Analysis
Property Data est sélectionnée;
3
Définition des colonnes :
1.
Cliquez sur Define > Column Properties;
2.
Dans la fenêtre qui s’affiche, cliquez sur Add New Properties;
3.
Dans la fenêtre qui s’affiche, entrez le mot INT dans le champ Property Name. Sélectionnez le
matériau C30;
4.
Dans la zone Column Section Dimensions, entrez les dimensions des colonnes intérieures (500 x
500 mm)
5.
Dans la zone Column Section Dimensions, assurez-vous que l’option Include Automatic Rigid Zone
Area Over Column est cochée. Cette option permet d’éviter les pics de contraintes près des
colonnes;
6.
Puisque les colonnes intérieures ont des panneaux de retombée, dans la zone Automatic Drop Panel
Dimensions, cochez l’option Inlcude Automatic Drop Panel Over Column. Entrez les dimensions des
panneaux de retombée (2000 x 2000 mm) et choisissez RETOMBEE comme type de propriété;
7.
Refaire les mêmes étapes, à l’exception des panneaux de retombée, pour les colonnes extérieures
RIVE (500 x 400 mm) et de COIN (400 x 400 mm);
Note : La définition des murs est très semblable à celle des colonnes. Il suffit de cliquer sur Define > Wall
Properties, d’ajouter une nouvelle propriété, de définir l’épaisseur du mur et de s’assurer que l’option
Include Automatic Rigid Zone Area Over Wall est cochée.
4
Définition des charges :
1.
Cliquez sur Define > Load Patterns;
2.
Par défaut, SAFE a déjà créé deux types de charges, DEAD et LIVE. Dans le présent exemple, on laisse
Self Weight Multiplier à 1 pour la charge DEAD;
Note : Si les conditions nécessaires à l’analyse en damier sont respectées (CSA A23.3-04 Art. 13.8.4), vous
devez créer un cas de chargement en damier pour la charge vive. Si votre structure est rectangulaire ou
carrée, il suffit de changer, pour la charge LIVE, le type à Auto Pattern Live. Si vous avez une structure
irrégulière, il faut créer manuellement le chargement en damier.
Définition des cas de chargement :
1.
Cliquez sur Define > Load Case;
2.
Par défaut, SAFE a créé un cas de chargement pour chaque type de charge défini. Il est cependant
nécessaire de définir quatre nouveaux cas de chargement pour le calcul des flèches;
3.
Cliquez sur Add New Case;
4.
Dans la fenêtre qui s’affiche, nommez ce nouveau cas de chargement Immédiat soutenu;
5.
Dans la zone Analysis Type, choisissez Nonlinear (Cracked);
6.
Dans la zone Loads Applied, attribuez une valeur de 1 à la charge DEAD et une valeur de 0.25 à la
charge LIVE (partie soutenue de la charge vive);
7.
Pour le deuxième cas, répétez les étapes 3 à 6 en nommant le cas Immédiat tout et en changeant la
valeur appliquée à la charge LIVE à 1;
8.
Pour le troisième cas, répétez les étapes 3 à 6 en nommant le cas Immédiat permanente et en
enlevant la charge vive;
9.
Pour le quatrième cas, répétez les étapes 3 à 6 en nommant le cas Long terme et en changeant le
type d’analyse pour Nonlinear (Long Term Cracked);
Définition des combinaisons de chargement :
1.
Cliquez sur Define > Load Combinations;
2.
Dans notre cas, il est nécessaire de définir quatre cas de chargement. Cliquez sur Add New Combo
et ajoutez les cas 1.4DEAD et 1.25DEAD + 1.5LIVE. Pour ces deux combinaisons, assurez-vous que
l’option Strength (Ultimate) est cochée dans la zone Design Selection;
3.
Pour le calcul de la flèche à court terme, il faut définir le cas de chargement suivant : 1.0(Immédiat
tout) – 1.0(Immédiat permanente);
4.
Pour le calcul de la flèche à long terme, il faut définir le cas de chargement suivant : 1.0(Long terme)
+ 1.0(Immédiat tout) – 1.0(Immédiat soutenu);
5
Dessin de la dalle :
1.
Cliquez sur Draw > Draw Slabs/Areas;
2.
Dans la fenêtre qui s’affiche, assurez-vous que le type d’objet est Slab;
3.
Dans le champ Property, sélectionnez la dalle définie précédemment. Assurez-vous que Straight
Line est sélectionné dans le champ Edge Drawing Type;
4.
Tracez le contour de votre dalle. Lorsque vous avez complété de tracer, appuyez sur Entrée et la
dalle devrait apparaître;
Note : Les ouvertures se dessinent comme les dalles, en choisissant le type d’objet Opening au lieu de Slab.
Dessin des colonnes :
1.
Cliquez sur Draw > Draw Columns;
2.
Dans la fenêtre qui s’affiche, choisissez la colonne INT dans les champs Property Below et Property
Above;
3.
Entrez les hauteurs des colonnes au-dessus et en dessous de la dalle (3.5 m);
4.
Insérez les colonnes intérieures aux endroits indiqués à la figure 15.12 de Paultre (2012);
5.
Refaire les mêmes étapes pour les colonnes de rive et de coin;
6.
SAFE applique automatiquement des encastrements aux extrémités des colonnes, ce qui n’est pas
réaliste. Il faut donc modifier les nœuds des colonnes supérieures pour permettre le déplacement
vertical de celles-ci. Cliquez sur View > Set Default 3D View;
7.
Sélectionnez les nœuds supérieurs de toutes les colonnes;
8.
Cliquez sur Assign > Support Data > Point Restraints;
9.
Cochez toutes les cases à l’exception de Translation Z;
6
10.
Remettez la vue en plan
Note : L’insertion des murs se fait d’une façon similaire en cliquant sur Draw > Draw Wall.
Dessin des poutres:
1.
Cliquez sur Draw > Draw Beams/Lines;
2.
Dans la fenêtre qui s’affiche, choisissez POUTRIVE dans le champ Property;
3.
Dessinez les poutres aux endroits indiqués à la figure 15.12 de Paultre (2012);
4.
Votre modèle devrait maintenant ressembler à la figure suivante :
Définition des bandes de dimensionnement:
Note : Deux méthodes sont disponibles pour dessiner les bandes de dimensionnement. Si la forme de la
structure est régulière, la méthode automatique est à privilégier. Par contre, pour des dalles irrégulières,
les bandes doivent être tracées manuellement.
Méthode automatique :
1.
Cliquez sur Edit > Add/Edit Design Strips > Add Design Strips;¸
2.
Assurez-vous que le champ Grid Direction est à X et le champ Strip Layer à A. Ne touchez pas aux
autres options et cliquez sur OK;
3.
Refaites les étapes 1 et 2 en modifiant le champ Grid Direction à Y et le champ Strip Layer à B.
Cliquez sur OK;
7
Méthode manuelle :
1.
Cliquez sur l’icône
2.
Dans la boîte de dialogue qui s’affiche, assurez-vous que dans le champ Strip Layer, il est écrit A;
3.
Toujours dans la boîte de dialogue, à l’option Strip Design Type, choisissez Column Strip;
4.
Ajustez la largeur de la bande à 1.75 m à gauche et à droite;
5.
Dessinez la première bande colonne. Vous devez vous positionner au centre de la bande que vous
voulez dessiner, cliquer sur le point de départ et vous rendre à l’autre extrémité et cliquez. Ensuite,
appuyez sur Entrée afin d’éviter de continuer la bande;
6.
Répétez le processus pour toutes les bandes colonnes dans la même direction;
7.
Pour les bandes médianes dans la même direction, modifiez l’option Strip Design Type pour Middle
Strip et répétez les étapes précédentes;
8.
Lorsque vous voulez faire les bandes dans l’autre direction, changez la case Strip Layer à B, choisissez
le type de bande (Middle ou Column) et répétez les étapes précédentes;
Application des charges :
1.
Sélectionnez la dalle;
2.
Cliquez sur Assign > Load Data > Surface Loads;
3.
Sélectionnez la charge DEAD et entrez une valeur uniforme de 2.0 kPa. Assurez-vous que l’option
Add to Existing Loads est cochée;
4.
Refaites les mêmes étapes pour la charge LIVE de 3.6 kPa;
Analyse :
1.
Cliquez sur Run > Cracking Analysis Options.
2.
Assurez-vous que l’option From Finite Element Based Design est cochée dans la zone Reinforcement
Source.
3.
Dans la zone Minimum Reinforcing Ratios Used for Cracking Analysis entrez 0.002 (CSA A23.3-04
Art 7.8.1) dans le champ Tension Reinforcing. Laisser le champ Compression Reinforcing à 0;
8
4.
Cliquez sur Run > Run Analysis & Design (ou appuyez la touche F5). Si vous n’avez pas fait d’erreur,
l’analyse devrait bien se dérouler;
5.
À partir du menu Display, vous pouvez afficher les déformées de la dalle (Show Deformed Shape),
les contraintes dans la dalle (Show Slab Forces/Stresses), les efforts dans les poutres (Show Beam
Forces/Stresses) et les efforts dans les bandes de dimensionnement (Show Strip Forces);
6.
Les données peuvent être extraites vers Excel avec Display > Show Tables.
Note : Le maillage de la dalle peut être modifié dans Run > Automatic Slab Mesh Options. Une
modification du maillage peut être nécessaire lorsque les distributions de contraintes ne sont pas
adéquates ou avec des géométries irrégulières (voir section 14.7.2.4 de Paultre (2012)).
Création des plans d’armatures dans SAFE :
Note : Si vous n’êtes pas familier avec SAFE ou si vous n’avez jamais dimensionné de dalle, il est préférable
d’effectuer le dimensionnement manuellement et de vérifier celui-ci avec les résultats de SAFE.
1.
Il faut d’abord configurer les options d’armatures pour les dalles. Cliquez sur Detailing > Slab/Mat
Reinforcing Preferences;
2.
Dans l’onglet General and Display, vous pouvez modifier les paramètres d’ancrage et de coupe des
barres. Dans la zone Rebar Curtailment Options, cliquez sur Modify/Show Rules;
3.
Assurez-vous que les paramètres pour les bandes colonne et les bandes médianes sont conformes
à la norme CSA A23.3-04;
4.
Dans l’onglet Rebar Selection, ajustez les paramètres selon vos préférences et les exigences de la
norme CSA A23.3-04. Assurez-vous que la case Enforce User Minimum Reinforcement est cochée.
Entrez le pourcentage minimum de 0.2% dans les quatre champs de la zone User Minimum
Reinforcement-Slab;
5.
Il faut ensuite configurer les options d’armatures pour les poutres. Cliquez sur Detailing > Beam
Reinforcing Preferences;
6.
Dans l’onglet General and Display, vous pouvez modifier les paramètres d’ancrage et de coupe des
barres. Dans la zone Rebar Curtailment Options, cliquez sur Modify/Show Rules. Assurez-vous que
les paramètres sont conformes à la norme CSA A23.3-04;
7.
Dans l’onglet Rebar Selection, ajustez les paramètres selon vos préférences et les exigences de la
norme CSA A23.3-04. Assurez-vous que la case Enforce Minimum Ast Limits est cochée dans la zone
User Minimum Reinforcement. Entrez les valeurs prescrites par la norme CSA A23.3-04;
8.
Une fois les préférences de dimensionnement définies, cliquez sur Run > Run Detailling;
9.
Développez la zone Drawing Sheet dans la fenêtre Model Explorer à droite et explorez les plans
qui sont à votre disposition.
10.
Il est possible de modifier la longueur, la disposition, la quantité et la grosseur des barres d’armature
dans les bandes de dimensionnement en cliquant sur Detailing > Edit Reinforcement. Cette étape
peut s’avérer nécessaire pour respecter certaines exigences de la norme CSA A23.3-04.
9
11.
Il est possible d’exporter les plans d’armatures vers AutoCAD en cliquant sur File > Export Drawing.
Exportez les dessins sous format DXF; l’exportation sous format DWG ne fonctionne pas
correctement sur les ordinateurs de l’université.
Importer un modèle ETABS dans SAFE :
1.
Ouvrez un modèle ETABS;
2.
Cliquez sur File > Export > Save Story as SAFE V12 .F2K Text File;
3.
Dans la fenêtre qui apparait, sélectionnez un étage représentatif du bâtiment et cliquez sur OK;
4.
Vous pouvez également choisir les cas de chargement à exporter en cliquant sur Select Cases;
5.
Dans SAFE, cliquez sur File > Import > SAFE .F2K File;
6.
Il est IMPORTANT de vérifier vigoureusement le modèle qui a été importé. Plusieurs paramètres
d’analyse ou détails concernant les propriétés des éléments structuraux ne sont pas créés
automatiquement.
10