Buildsoft POWER PLATE 3D Manuel utilisateur

Initiation à
POWERPLATE
_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
Informations élémentaires pour travailler avec
P OWERPLATE3 D pour Windows 95,98,2000 et
Windows NT
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3D
Copyright © BuildSoft s.a.1998
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partielle, par quelque procédé que ce soit à savoir impression, photocopie,
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ou indirects, ni même des dommages de quelque nature qu’ils soient,
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nullement responsables d’une quelconque imperfection du logiciel et/ou de
son manuel de référence.
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3D
Windows et le sigle
Corporation.
Windows sont des marques déposées de la Microsoft
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3D
TABLE DES MATIÈRES
Préliminaires - Les possibilités offertes par PowerPlate3D .......................................4
L’Interface..............................................................................................................7
Différences entre la version démo et la version complète .......................... 8
Exigences concernant hard & software .........................................................9
Prérequis ...........................................................................................................10
Installation........................................................................................................12
Conventions .....................................................................................................13
Exemples ...........................................................................................................15
Démarrer PowerPlate3D..................................................................................................16
Une construction complète............................................................................................19
Le niveau du rez-de chaussée ........................................................................20
Positionnement des murs et des colonnes ..................................................23
Le radier.............................................................................................................24
Une assise élastique........................................................................................27
Copie du niveau du rez-de-chaussée ............................................................29
Ajout d'un nouveau niveau ...........................................................................30
La détermination des charges ........................................................................37
La détermination des combinaisons de charges .........................................39
Le calcul statique.............................................................................................43
Les résultats dans la fenêtre "Diagrammes -Déformation" ........................45
Vérification rapide des dimensions............................................................... 50
Optimisation automatique des dimensions..................................................51
Le calcul des armatures...................................................................................55
Les déformations fissurées et les ouvertures d es fissures .......................61
Encodage des valeurs d'armatures réelles ...................................................63
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PRÉLIMINAIRES
LES POSSIBILITÉS OFFERTES PAR
POWER PLATE3D
P OWERP LATE3D est un logiciel qui joint dans un seul logiciel le
dimensionnement des dalles planes, des dalles consolidées par des
poutres, des dalles sur sol élastique et des treillis de poutres: POWERPLATE2D - avec le calcul de la descente de charges. Toute la
construction peut être réalisée dans un modèle qui repporte
automatiquement les charges au niveau inférieur.
Pour
chaque
niveau,
les
charges
s’appliquent
toujours
perpendiculairement à la face horizontale des dalles et/ou des poutres.
Les caractéristiques principales du logiciel P OWERP LATE3D sont, d’une
part, sa convivialité (grâce à l’interface Windows) et, d’autre part, ses
nombreuses possibilités d’utilisation.
Voici quelques-unes de ses possibilités:
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• Le dimensionnement de poutres continues sur plusieurs appuis
• Le dimensionnement de treillis de poutres
• Le dimensionnement de dalles avec appuis quelconques et avec
l’application de charges quelconques tels que les charges ponctuelles,
les charges linéaires et les charges réparties.
• Les appuis peuvent être fixes ou élastiques. Ils sont définis de
manière ponctuelle pour des colonnes de soutien, de maniè re linéaire
pour des murs de soutien et de manière surfacique pour des fondations
élastiques.
• Le dimensionnemnt de dalles aux têtes de colonnes intégrées (en
forme de champignons).
• Le dimensionnement de dalles consolidées par des poutres.
• Le dimensionnement de constructions réalisées avec plusieurs niveaux
qui sont chacun définis comme ci-dessus.
Pour effectuer de tels calculs, le logiciel fait appel à une méthode dite des
éléments finis. Traditionnellement l’utilisation de telles méthodes est
considérée comme étant réservée aux spécialistes. Grâce au générateur
automatique de maillage de POWER PLATE3D, elle vous semblera un jeu
d’enfant.
Dans le cas des dalles en béton armé, P OWERP LATE3D détermine les
aciers longitudinaux nécessaires. Pour les poutres, il dimensionne les
armatures longitudinales et transversales. Les calculs se font
conformément aux méthodes de calcul à l’état limite ultime et à l’état
limite de service prescrites par les prénormes ENV 1992-1-1, aussi
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appelées Eurocode 2
(D.A.N.).
et
les documents d’applications nationales
Pour tous les autres matériaux, POWER PLATE3D détermine les
contraintes élastiques.
Théoriquement, P OWERP LATE3D est limité aux structures comprenant
par étage au maximum 8 000 noeuds (formant un maillage d’éléments
finis).
Pratiquement, la taille de la structure étudiée est limitée par la mémoire
disponible et la vitesse de calcul de l’ordinateur utilisé.
P OWERP LATE3D est commercialisé en versions Windows 95,98,2000
et Windows NT.
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3D
L’ INTERFACE
Voici quelques exemples
P OWERP LATE3D:
illustrant
l’excellente
interface
de
• L’ordre d’introduction des données est entièrement libre. Lors du
fractionnement de barres ou de dalles, par exemple, toutes les
informations concernant celles-ci (conditions limites et charges
appliquées) sont transmises aux sous -éléments ainsi créés.
• Lors d’une duplication de structure, l’ancienne et la nouvelle structure
peuvent être liées automatiquement, la liaison ne devant pas
obligatoirement se faire au niveau des noeuds existants.
• Selon le principe “sélection d’éléments – choix d’instruction”, les
commandes ne sont applicables que si une sélection a été
préalablement effectuée.
• Pour chaque instruction apparaît des informations utiles (rubrique
d’aide).
Avec POWER PLATE3D, vous disposez non seulement du logiciel le plus
convivial pour le calcul de construction en béton mais aussi, comme vous
le remarquerez très rapidement, d’un logiciel extrêment puissant.
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3D
DIFFÉRENCES ENTRE LA
VERSION DÉMO ET
LA VERSION COMPLÈTE DE POWERPLATE3D
La version de démonstration est conçue à des fins exclusivement
promotionnelles. C’est la raison pour laquelle celle -ci a été bridée dans le
but de la rendre inexploitable en pratique. Citons notamment les
restrictions suivantes:
• Les valeurs des charges appliqué es ne sont pas modifiables. Les
charges ponctuelles ont une valeur unique fixée à 10 kN, les moments
à 10 kNm et les charges réparties à 20 kN/m pour les poutres
et à 5 kN/m² dans le cas des dalles;
• Les coefficients partiels de sécurité sur les charges et les facteurs de
combinaison ne peuvent être modifiés.
• Les combinaisons de charges pour les états limites ultime et de service
peuvent être générées automatiquement. Cependant, vous ne pouvez
pas les modifier ni d’ailleurs imposer votre propre combinaison de
charges.
Cette version de démonstration reste néanmoins entièrement similaire à la
version complète de P OWERP LATE3D et vous donnera la possibilité de
découvrir, en un minimum de temps, toutes les possibilités que vous offre
le logiciel POW ERPLATE3D.
La version complète de P OWERP LATE3D nécessite l'usage d'une clef de
sécurité (dongle) à l’arrière de votre ordinateur.
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EXIGENCES CONCERNANT HARD & SOFTWARE
POWER P LATE3D a été développé de telle sorte qu'il puisse être
utilisé sur tout ordinateur compatible IBM.
Le logiciel POWER PLATE3D ayant été conçu sous un langage
Windows et selon une logique 32 bit, votre PC disposera de
préférence du système d’exploitation Microsoft Windows
95,98,2000 ou Windows NT. De plus, il est vivement conseillé
de disposer d’un processeur pentium et d’au moins 32MB de
mémoire RAM.
POWER P LATE3D ne fonctionne pas sous Windows 3.x.
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PRÉREQUIS
Avant de poursuivre, il est bon de vous (re)familiariser avec les
manipulations les plus élémentaires de votre système d'exploitation:
manipulation de fenêtres, d’icônes, de sélections, des opérations 'couper',
'copier' et 'coller' ainsi que de la souris.
Voici une vue d’ensemble:
une icône, symbole
: Une représentation graphique d'un logiciel ou d'une
partie de celui-ci.
Cliquer avec la souris
: Pointer un élément déterminé ou un endroit
déterminé sur l’écran et appuyer une fois sur le
bouton de la souris.
Sélectionner
: Cliquer une fois sur une icône ou un élément à l’aide
de la souris.
Il est également possible de sélectionner plusieurs
éléments en les englobant dans une fenêtre. Pour ce
faire, cliquez sur le coin supérieur gauche de la
sélection souhaitée, maintenez le bouton de la souris
enfoncé et glissez le curseur (flèche visible sur votre
écran) vers le coin inférieur droit. Terminez
l’opération en relâchant le bouton de la souris.
Vous pouvez aussi effectuer une sélection étendue
en cliquant différents éléments tout en maintenant la
touche majuscule (shift) enfoncée.
Double-Cliquer
: Cliquer 2 fois de suite avec la souris pour démarrer
un programme ou une partie de celui-ci.
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Copier -Coller
: Un élément peut être sélectionné et copié à un autre
endroit du programme, voire même dans un autre
programme, à l’aide du menu Edition.
Glisser-Déplacer
: Un élément sélectionné avec la souris peut être
déplacé en maintenant le bouton de la souris
enfoncé.
Comme déjà mentionné antiérieurement, POWERPLATE3D réunit le
calcul par niveau de POWERPLATE2D avec la descente de charges.
C’est certainement plus facile de débuter avec POWERPLATE3D
lorsque l’on a déjà travaillé avec POWERPLATE2D. C’est pourquoi
nous vous conseillons fortement le manuel de POWERPLATE2D pour
vous familiariser d’abord avec ce logiciel-ci.
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INSTALLATION
Démarrez le programme d'installation 'setup.exe' qui se trouve
sur la disquette. La procédure d'installation vous demande de
préciser dans quel répertoire vous souhaitez installer
P OWERP LATE3D. L'installation de POWER PLATE3D est alors
lancée.
Les fichiers de configuration et de démarrage de votre
ordinateur (autoexec.bat et config.sys) ne sont pas modifiés
lors de l'installation de P OWERP LATE3D. Des extensions sont
cependant ajoutées dans le fichier 'win.ini' afin d’assurer la
reconnaissance des fichiers POWER PLATE3D.
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CONVENTIONS
Le système d’axes de référence
(référentiel global)
En vue en perspective, les axes x, y et z sont orientés comme ci-dessous:
En vue du dessus, l'axe x est orienté vers la droite, l'axe z vers le bas.
Dans chacune des fenêtres Géométrie , Charges et Diagrammes, vous
pouvez changer de vue en cliquant sur le bouton "Vue" situé en bas à
gauche dans chacune d'elles.
La boîte de dialogue ci-dessous permet alors de choisir la vue:
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Lorsque la vue choisie est une vue en perspective, des ascenseurs
(boutons coulissants) apparaissent en bas et à droite de la fenêtre.
L'ascenseur horizontal vous permet de tourner autour de la structure tout
en restant à une distance fixe de celle -ci. A l'aide de l'ascenseur vertical
vous fixez la hauteur de votre point de vue.
Si la représentation à l'écran est une vue en élévation, les coordonnées du
curseur à l'écran, correspondant à la position de la souris, s'inscrivent en
bas de la fenêtre Géométrie .
Le système d’axes propre à chaque élément
(référentiel local)
Chaque élément possède son propre système d'axes, généralement x’, y’
et z’. Le système d'axes propre à chaque élément se présente comme
suit:
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Qu'un élément soit tracé de gauche à droite ou de droite à gauche, l'axe z'
prend toujours la même orientation.
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EXEMPLES
La meilleure façon de se familiariser avec le logiciel POWER PLATE3D
consiste à faire un exemple du début jusqu’à la fin.
Comme il a déjà été signalé dans l’introduction, POWERPLATE3D réunit
le calcul par niveau de POWERPLATE2D avec la descente de charge. Il
est donc plus facile de débuter avec POWERPLATE3D lorsque l’on a
déjà travaillé avec POWERPLATE2D. Nous vous conseillons donc
vivement de regarder les exemples du manuel de POWERPLATE2D.
Si vous avez suivi avec succès ces exemples, vous êtes fort avancés pour
l’utilisation complète par vous-même de POWERPLATE3D.
Nous nous concentrons dans ce manuel plus particulièrement à l’aspect
de la descente de charge.
L’exemple traite du calcul d’une construction réalisée en béton
comprenant 3 niveaux.
Pour les dalle s, on détermine les armatures longitudinales nécessaires,
pour les poutres en béton les armatures longitudinales et transversales.
Pour les profilés métalliques, on détermine les tensions élastiques.
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DÉMARRER POWERPLATE
Démarrez le logiciel POWER P LATE3D par un en double -clic sur son
icône. Pendant la procédure de démarrage, POWER PLATE3D vous
informe éventuellement que vous êtes dans une version de démonstration
du logiciel et vous affiche à l'écran les restrictions que cela implique
comme cela a été dit avant.
Sur votre écran apparaîssent cinq fenêtres (qui se recouvrent
partiellement l’une l’autre) ainsi que deux menus flottants, l’un avec des
icônes pour la détermination de la géométrie (à gauche) et l’autre pour la
descente de charges avec un aperçu des différents niveaux (à droite).
La fenêtre Géométrie est située au dessus de la pile et le menu flottant
correspondant est disposé à gauche de cette fenêtre. Les quatre autres
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fenêtres s’intitulent respectivement: Charges, Diagrammes, Données
et Résultats.
Vous pouvez activer une autre fenêtre en utilisant les commandes du
menu Fenêtre ou en cliquant sur la fenêtre souhaitée. Les fenêtres
Charges et Diagrammes ont aussi leur propre menu flottant.
Il y a, au côté de la palette de descente de charges, tout au plus une
seule palette visible. Celle-ci correspond toujours à la fenêtre active.
La vue représentée dans la fenêtre Géométrie est une vue de dessus. Si
vous déplacez le curseur de la souris au sein de cette fenêtre, les
coordonnées affichées dans le bas de la fenêtre s’adaptent en temps réel.
Les commandes décrites ci-dessous sont disponibles en haut de l’écran
pour modifier la vue.
La commande ZOOM (AGRANDISSEMENT): après avoir cliqué
sur cette icône, tracez une fenêtre englobant les éléments que vous
souhaitez observer en détail.
La commande GLISSER-DÉPLACER (PAN) permet de vous
déplacer dans la vue sélectionnée. Lors de cette opération, le
curseur se transforme en une petite main. A l’aide de celle-ci,
vous glissez votre feuille de travail comme bon vous semble.
Cette commande permet de réduire l’échelle utilisée d’un facteur
2.
La commande MONTRER TOUT, permet de représenter la
construction sur l’entièreté de l'écran.
L’ensemble de ces commandes sont également disponibles dans le menu
déroulant Écran. Vous pouvez aussi recourir aux raccourcis-clavier:
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F10
ZOOM (AGRANDISSEMENT)
F11
RÉDUCTION
F12
MONTRER TOUT
Lorsque vous dessinez des lignes et des points, nous vous conseillons
d’utiliser une grille.
Cliquez sur l’icône
afin de paramétrer la grille:
Validez par OK.
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UNE CONSTRUCTION
COMPLÈTE
La première structure que nous vous proposons concerne le calcul d’une
construction en béton armé avec au-dessus du rez-de-chaussée deux
étages.
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En plus du calcul statique des contraintes internes et des déformations,
nous déterminerons aussi les armatures qui conviennent.
LE NIVEAU DU REZ-DE-CHAUSSÉE
Nous commencerons l’exemple en prenant la da lle au-dessus du rez-dechaussée. Contrairement à la version 2D de POWERPLATE où nous
dessinions à tout instant d’abord les lignes que nous définissions ensuite
comme des poutres et en leur attribuant les lignes d’appui, les points
d’appui, nous plaçons directement, dans POWEREPLATE3D, une
poutre, un mur ou encore une colonne sur le niveau considéré.
Choississez dans le menu flottant de la fenêtre Géométrie l’instruction
pour dessiner une poutre.
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Et dessinez dans la fenêtre Géométrie les lignes du contour de la dalle
carrée (500cm x 500cm):
Remarque:
L’ordre d’introduction des lignes est arbitraires. Néanmoins afin
d’obtenir la même numérotation des noeuds et des lignes que dans
le manuel, vous devez introduire les points dans le sens horlogique.
Dans le menu flottant de la fenêtre géométrie , on trouve neuf fonctions
(icônes) disponibles (la flèche, les fonctions pour ajouter des colonnes,
des poutres, des murs, la fonction pour définir une dalle, pour introduire
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les fondations isolées et continues et celles pour joindre en plus des points
et des lignes.
Toutes les autres fonctions sont inactives et seront activées après avoir
sélectionné un élément dans la fenêtre Géométrie .
Cliquez maintenant sur l’icône
dans le menu flottant de la fenêtre
Géométrie pour définir les dalles. POWERPLATE3D cherche
automatiquement les dalles éventuelles et les met en evidence.
Utilisez la touche F12 afin de représenter la dalle sur l’entièreté de
l’écran.
Par défaut, les dalles sont grisées et leur épaisseur est fixé e à 15cm. Pour
ce niveau, nous garderons l’épaisseur proposée.
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3D
POSITIONNEMENT DES MURS ET DES
COLONNES
Nous souhaitons maintenant poser la dalle sur deux murs l’un à gauche et
l’autre à droite. Choisissez la fonction
pour dessiner les murs. Dans
le menu déroulant du menu flottant s’inscrit maintenant ‘voile 20’, ce qui
nous indique que nous avons des murs d’une épaisseur de 20cm.
Dessinons maintenant le mur entre les noeuds 2 et 3 et un autre entre les
noeuds 4 et 1.
Remarques:
Les poutres qui sont déjà posées à l’endroit des murs s’effacent et
deviennent automatiquement des murs. De même, le mur
deviendra une poutre si l’on dessine une poutre par-dessus.
La différence avec la version 2D réside dans le fait que nous ne
devons pas poser sur des appuis simples ou sur des appuis linéaires
mais bien sur des colonnes et des murs.
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LE RADIER
Comme il a déjà été mentionné dans l’introduction, POWERPLATE3D
est la combinaison de POWERPLATE2D avec la descente de charge
d’un niveau à l’autre. Jusqu’à présent, nous avons introduit les données
dans un plan horizontal. Pour définir le radier, nous devons d’abord
changer le niveau actif en passant du rez-de-chaussée aux fondations.
Selectionnez dans le menu flottant de descente de charges la ligne
“fondation”:
Le rez-de-chaussée se trouve maintenant en gris clair dans la fenêtre
Géométrie pour vous montrer que les éléments qu’elle contient ne font
pas partie du niveau activé. Dans la liste de descente de charges, le
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niveau activé est toujours mis en évidence en gris et est sélectionné à
l’aide du crayon dans la première colonne; ce n’est que dans ce niveau
que l’on peut dessiner des éléments. Le niveau actif ne peut jamais être
invisible c’est à dire en gris clair dans la fenêtre Géométrie . Les autres
niveaux, par contre, peuvent, à l’aide d’un clic de la souris sur le symbole
de l’oeil, être visibles ou invisibles pour autant que l’on ne se trouve pas
dans une vue en plan. En cliquant sur le bouton droit de la souris tout en
pointant le symbole de l’oeil, un menu déroulant apparaît dans lequel vous
pouvez choisir soit de rendre uniquement le niveau actif visible, soit de
rendre tous les niveaux visibles.
Sélectionnez maintenant la fonction qui permet de tracer une ligne:
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3D
Dessinez dans la fenêtre Géométrie les lignes du contour carré de la
dalle de fondation (700cm x 700cm).
Cliquez maintenant sur l’icône
dans le menu flottant lié à la fenêtre
Géométrie pour déterminer le radier. La dalle a par défaut une épaisseur
de 15 cm et est dessinée en gris. Nous gardons à nouveau l’épaisseur
proposée.
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UNE ASSISE ÉLASTIQUE
Le radier repose sur le sol qui peut être considéré comme une assise
(appui) élastique. La constante d’élasticité du sol s’élève à 5000 kN/m3
ou de 5 N/cm3 .
Selectionnez le radier par un seul clic à l’intérieur du contour de la dalle.
La dalle apparaît maintenant hachurée. Cliquez ensuite avec la souris (le
bouton de gauche) sur l’icône de la dalle et maintenez le bouton de la
souris enfoncé. Il apparaît maintenant une ligne d’icônes annexes.
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3D
Déplacez la souris vers la troisième icône (“sol sous dalle”) et lachez le
bouton gauche de votre souris. Ecrivez, dans la fenêtre de dialogue qui
apparaît, comme valeur de constante d’élasticité du sol 5000kN/m3 et
indiquez que cet appui ne peut pas reprendre d’effort de traction.
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3D
Cliquez ensuite sur le bouton Appliquer. La présence de l’appui est
représentée comme sur la figure ci-dessous:
COPIE DU NIVEAU DU REZ-DE-CHAUSSÉE
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3D
L’étage au-dessus du premier niveau a la même forme et les mêmes
appuis et vient s’appuyer sur le rez-de-chaussée. POWERPLATE3D
nous permet aisément de dupliquer un niveau choisi.
Cliquez dans le menu flottant de descente de charges sur le bouton
Dupliquer. Par défaut, l’étage à dupliquer est l’étage actif, dans ce casci: “les fondations”. Choisissez à l’aide du menu déroulant comme étage
à dupliquer: “rez-de-chaussée”. Pour les autres paramètres, indiquez
comme ci-dessous:
Validez ensuite par OK. Dans le menu flottant de descente de charges,
un nouveau niveau apparaît: “Level 3”. Activez celui-ci en cliquant
dessus avec la souris. Puis cliquez sur le nom du niveau “Level 3”. Celuici est entouré d’un cadre bleu. Tapez à l’aide du clavier le nouveau nom:
“1er étage” et appuyez finalement sur la touche “Enter” pour confirme r.
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AJOUT D’UN NOUVEAU NIVEAU
Finalement, nous allons dessiner un dernier niveau au-dessus des deux
autres.
Cliquez dans le menu flottant de descente de charges sur le bouton
“Nouveau”.
Introduisez comme valeur de hauteur de niveau pour la dalle 840cm.
Validez ensuite par “OK”.
Le nouveau niveau est introduit dans le menu flottant de descente de
charges. Là, la hauteur de niveau du dernier étage est connu car le
niveau des étages est automatiquement déterminé par le programme. Le
nouvel étage devient aussi automatiquement le niveau actif.
Changez le nom “Level 4” par “2e étage” en cliquant dessus avec la
souris et en utilisant le clavier pour introduire le nouveau nom. Finissez en
confirmant par un appui sur la touche “Enter”.
Pour introduire les éléments du 2e étage, nous pouvons travailler de la
même manière que pour le rez-de-chaussée. Cependant, nous allons
utiliser ici une autre méthode.
Nous commencons par l’introduction d’un mur de 20cm d’épaisseur et
d’une longueur de 3m.
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3D
Sélectionnez dans la pale tte liée à la fenêtre Géométrie , l’icône
sert à introduire des murs, et dessinez le mur:
qui
Cliquez ensuite sur l’icône pour dessiner les poutres et gardez le bouton
de la souris enfoncé. Il apparaît des icônes annexes pour l’introduction et
la modification des caractéristiques de la poutre:
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3D
Selectionnez la première icône: “section poutre”. Vous voyez maintenant
apparaître une boîte de dialogue pour l’introduction des caractéristiques
de section (voir aussi le manuel de la version 2D de POWERPLATE).
Introduisez une nouvelle section: “poutre 200x400” avec les
caractéristiques suivantes:
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3D
Validez avec “OK”. Dessinez ensuite trois poutres d’une longueur de
300cm. Ajoutez, alors, deux colonnes (200cm x 200cm) en selectionnant
l’icône
dans le menu flottant liée à la fenêtre géométrique et ensuite
en cliquant sur les deux noeuds libres:
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3D
Cliquez ensuite sur l’icône
pour définir la dalle. Après, cliquez 2 fois
avec la souris sur la nouvelle dalle créée. La boîte de dialogue suivante
apparaît:
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3D
Modifiez dedans l’épaisseur de la dalle en mettant 120mm et choisissez
une autre couleur pour cette épaisseur.
Remarquez qu’il n’est pas uniquement possible de modifier l’orientation
des armatures de la dalle, mais aussi d’indiquer que la dalle ne porte que
dans une direction (prédalle, hourdis).
Acceptez la nouvelle épaisseur en cliquant sur le bouton Appliquer.
Une autre manière pour déterminer l’épaisseur de la dalle, est de
sélectionner la dalle à l’aide d’un seul clic à l’intérieur du contour de
celle -ci et ensuite de cliquer sur l’icône de définition des dalles. Tout en
gardant votre bouton de souris appuyé, vous choisissez la première icône
qui apparaît: “caractéristiques dalle”. Vous verrez alors apparaître la
même boîte de dialogue.
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3D
Pour connaître la signification des autres icônes, nous vous renvoyons
dans le manuel 2D. Toutes les icônes avec une petite flèche au coin
inférieur droit fonctionnent de la même manière.
A l’aide de la vue en perspective, vous pouvez vérifier que vous avez
bien la structure correcte.Cliquez, pour cela, sur le bouton “vue” qui se
trouve en bas à gauche de la fenêtre Géométrie et choisissez la vue en
perspective.
Vous voyez maintenant le niveau activé dans la vue 3D (le 2e étage) alors
que les autres sont invisibles (en gris clair).
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3D
Pour rendre également les autres niveaux visibles, vous devez appuyer, à
l’aide du bouton droit de la souris, sur le petit oeil et choisissez dans le
menu déroulant: “Tous les étages visibles”. On peut voir alors le dessin
suivant:
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LA DÉTERMINATION DES CHARGES
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3D
Choisissez dans la barre des menus: Fenêtre et ensuite Charges, afin de
mettre la fenêtre Charges (avec son menu flottant) en avant plan.
Cliquez sur le bouton “vue” en bas à gauche de la fenêtre et choisissez la
vue en perspective.
Utilisez le menu déroulant du menu flottant de la fenêtre Charges pour
voir la représentation du poids propre:
Lors du calcul, POWERPLATE3D prend automatiquement en compte le
poids propre.
Utilisez de nouveau le menu déroulant pour aller dans le groupe des
charges permanentes. Dans ce groupe de charges, vous répartissez une
charge de 5kN/m 2 sur toutes les dalles:
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
Selectionnez d’abord ,chaque fois par étage, le plancher pour lequel vous
allez introduire la charge.
Cliquez sur l’icône
de “charge uniforme sur dalle” dans le menu
flottant de la fenêtre Charges.
Mettez comme valeur pour la charge répartie sur la dalle du 5kN/m2 et
validez en appuyant sur OK. Répétez cela pour les autres étages, ainsi
que pour le radier.
Choisissez maintenant le groupe des charges d’utilisation et de la même
manière, introduisez comme valeur de charges d’utilisation aussi 5kN/m2
sur les planchers des étages et sur le radier.
Ainsi s’achève la détermination des charges pour le modèle.
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
DÉTERMININATION DES COMBINAISONS DE
CHARGES
Cliquez maintenant sur l’icône
dans le menu flottant de la fenêtre
Charges. La boîte de dialogue suivante apparaît:
Dans ce tableau, vous pouvez définir différentes catégories de charges et
leur attribuer des noms. Les coefficients intervenant dans les
combinaisons de charges pour l’ état limite ultime et de service peuvent
être modifiés comme bon vous semble (Cette possibilité n’est toutefois
pas disponible dans la version démo de P OWERP LATE3D). Les 3
dernières colonnes contiennent les coefficients de combinaison.
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
P OWERP LATE3D recourt aux données de ce tableau, pour rechercher
toutes les combinaisons possibles et imaginables, indispensables pour
dimensionner à l’état limite ultime (combinaisons fondamentales) et de
service (combinaisons rares et quasi-permanentes).
Outre la génération automatique des combinaisons, vous pouvez aussi
définir vos propres combinaisons (Cette possibilité n’est toutefois pas
disponible dans la version démo de P OWER PLATE3D).
Dans le menu flottant de la fenêtre Charge s, cliquez l’icône
fenêtre suivante apparaît alors à l’écran:
. La
Cliquez sur le bouton Générer afin d’afficher à l’écran, la fenêtre
permettant de générer automatiquement les combinaisons de charges.
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
Choisissez de générer les combinaisons de charges pour l’ état limite
ultime ainsi que pour les états limites de service. Validez par OK.
Dans la partie gauche de la fenêtre de dialogue, apparaît alors une liste
avec différentes combinaisons de charges correspondant à l’E.L.U. (état
limite ultime), à l’E.L.S. C.R. (état limite de service sous l’effet de la
combinaison rare) et à l’E.L.S. C.-P. (état limite de service sous l’effet
de la combiaison quasi permanente).
Parmi les propositions, choisissez la combinaison E.L.U. 1. À droite de
la boîte de dialogue, apparaissent les coefficients effectivement affectés
aux différentes catégories de charges sous la combinaison E.L.U. 1.
Ces coefficients sont fonctions du tableau de la page précédente.
Vous pouvez toujours modifier un coefficient en cliquant sur la catégorie
de charge correspondante (Cette possibilité n’est toutefois pas disponible
dans la version démo de P OWERP LATE3D).
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
D’autres boutons de la boîte de dialogue permettent de créer de nouvelles
combinaisons de charges, de copier des combinaisons existantes ou d’en
supprimer. Le bouton "Modifier" permet de renommer une combinaison
de charges.
Cliquez sur OK afin de fermer la boîte de dialogue correspondant aux
combinaisons de charges.
Dans le menu déroulant de la palette de la fenêtre Charge s se trouvent
maintenant aussi le nom des différentes combinaisons de charges
possible. Lorsque vous choisissez une des combinaisons de charges parmi
celles proposées, toutes les charges représentées dans la fenêtre
Charges sont illustrées dans la mesure où elles contribuent
effectivement à la combinaison choisie.
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
LE CALCUL STATIQUE
Choisissez maintenant dans la barre de menu l’instruction Etudier puis
Analyser. La boîte de dialogue suivante apparaît:
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
Dans la boîte de dialogue “Calcul du maillage”, vous complétez les
valeurs comme indiqués ci-dessus.
Cliquez sur “OK” pour démarrer le calcul des éléments finis.
Cette boîte de dialogue mentionne le nombre d’inégalités à résoudre ainsi
que la largeur de bande. Vous pouvez suivre l’état d’avanceme nt du
calcul grâce à une barre prévue à cet effet.
Le bouton "Stop" vous permet d’arrêter le calcul de manière sûre. Si
vous mettez fin au calcul pour le relancer par la suite, celui-ci sera
complètement réeffectué.
POWERPLATE3D fait usage d’un très puissant algorithme
d’optimisation afin de réduire au maximum la largeur de bande du
système à résoudre. La résolution du système complexe (beaucoup
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
d’équations avec un grand nombre de variables) peut être cependant
encore relativement longue.
POWERPLATE3D exécute par étage le calcul des éléments finis en 2D
en commençant par le niveau supérieur. POWERPLATE3D repporte
toujours les réactions des murs et des colonnes sur le niveau inférieur
avant d’exécuter le calcul de celui-ci.
Pendant l’exécution de ce calcul, rien ne vous empêche de continuer à
travailler. Eviter toutefois de modifier le document POWERPLATE3D en
cours de résolution. Vous pouvez, par exemple, utiliser un autre logiciel,
indépendamment de POWERPLATE3D.
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
LES RÉSULTATS DANS LA FENÊTRE
DIAGRAMMES
Lorsque le calcul est terminé, amenez la fenêtre Diagrammes à l’avantplan à l’aide de la barre du menu en appuyant sur Fenêtres puis sur
Diagrammes. Utilisez le bouton “vue” pour voir en perspective comme
sur l’illustration ci-dessous:
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
La déformation sous l’effet des charges permanentes est alors illustrée.
Les endroits qui déforment le plus sont en couleur bleue, tandis que ceux
qui déforment le moins sont de couleur rouge. L’échelle des couleurs à
droite de l’écran permet de se faire une idée des déformations locales.
Dans la palette de la fenêtre Diagrammes, cliquez l’option poutres afin
d’illustrer les déformations de celles-ci. Cliquez à nouveau sur dalles. À
l’aide du bouton "Vue", optez pour une vue de dessus. Si vous déplacez
maintenant le curseur de la souris à l’intérieur des périmètres des dalles,
les données utiles (coordonnées x et z, ainsi que la flèche locale)
s’affichent en temps réel en bas de l’écran.
Dans la palette de la fenêtre Diagrammes, choisissez d’illustrer les
résultats concernant:
• chaque catégorie de charges (poids propre , charges permanentes,
charge d’utilisation )
• chaque combinaison de charge (E.L.U. de 1 à 8, C.R. 1 et 2, C.-P.
1 et 2)
• les courbes enveloppes pour l’état limite ultime et pour l’état limite de
service sous l’effet des combinaisons rares. Si vous choisissez par
exemple la courbe enveloppe C.R. min, POWER PLATE3D illustre en
chaque point de la dalle, la plus grande flèche qui peut survenir en ce
point sous l’effet de la combinaison rare qui y est la plus
contraignante.
Les efforts tranchants dans les dalles peuvent être représentés à l’aide
des commandes Vx et Vz du menu flottant correspondant à la fenêtre
Diagrammes .
Les commandes Mxx et Mzz correspondent aux moments sollicitants
selon les axes x’ et z’ du référentiel local des dalles. La commande Mxz
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
permet d’illustrer les moments de torsion. Les commandes M1 et M2
correspondent aux moments principaux. La commande M1+2 permet de
représenter la direction de ces moments principaux.
Pour les dalles qui ne sont pas réalisées en béton armé, σ 1 et σ 2
illustrent les contraintes suite aux moments sollicitants. σ eff permet
d’illustrer les contraintes de comparaison de Von Mises prenant en
compte l’effort tranchant.
Si vous souhaitez vérifier les réactions maximales:
• Dans le menu flottant de la fenêtre Diagrammes, indiquez que vous
souhaitez consulter les résultats C.R. max
• Cliquez sur l’icône correspondant aux réactions.
• Utilisez le bouton "Vue" pour visualiser les réactions en 3 dimensions:
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3D
Les réactions illustrées correspondent aux réactions maximales pour
l’état limite de service sous l’effet des combinaisons rares.
Remarquez que les réactions au niveau des murs sont représentées par
des contraintes dirigées vers le haut et appliquées au niveau des noeuds
du maillage triangulaire. Cliquez 2 fois avec la souris sur la ligne où le
plancher s’appuie sur le voile. Dans la boîte de dialogue qui apparaît,
vous pouvez lire la contrainte moyenne par unité de longueur:
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
Si vous voulez consulter les résultats concernant le dimensionnement des
poutres, vous disposez de plusieurs commandes au niveau de la palette de
la fenêtre Diagrammes.
Les commandes Dy, Vz, My et Tx permettent respectivement d’illustrer
la flèche, les efforts tranchants, les moments sollicitants et les efforts de
torsion. La convention concernant le référentiel local des éléments:
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
Ainsi, My représente le moment sollicitant par rapport à l’axe local y’ et
Tx la torsion par rapport à l’axe local x’.
Les commandes σ et σ eff permettent d’illustrer les moments sollicitants
et les contraintes effectives.
Les autres commandes disponibles permettent d’illustrer les armatures
longitudinales et transversales requises ainsi que les ouvertures des
fissures et les réactions.
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
VÉRIFICATION RAPIDES DES DIMENSIONS
Avant d’entamer le calcul des armatures, il est utile de d’abord vérifier
qu’il sera possible de répondre aux états limites ultimes avec la section de
béton déterminée en utilisant suffisamment d’armatures.
Donc, une vérification est seulement possible lorsque l’on a déjà
auparavant défini les états limites ultimes.
Nous vérifions la poutre du premier étage sur laquelle repose le mur du
second étage. Cliquez 2 fois ci-dessus dans la fenêtre Diagrammes.
Vous voyez apparaître à l’écran la boîte de dialogue suivante:
Vous voyez que la hauteur prévue de 500mm n’est pas suffisante. Entrez
une hauteur de poutre de 700mm et cliquez ensuite sur le bouton
“Appliquer”. Refaites à nouveau le calcul statique.
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3D
OPTIMISATION AUTOMATIQUE DES
DIMENSIONS
Plutôt que de parcourir une à une les différents murs, dalles, poutres et
colonnes, nous pouvons aussi laisser faire le logiciel POWERPLATE3D.
Pour cela, choisissez dans la barre de menu l’instruction Etudier puis
Optimisation.
Apparaît alors à l’écran la boîte de dialogue suivante:
Laissez tels quels les paramètres par défaut dans le premier feuillet
“Global” et cliquez sur le bouton “Suivant >” ou sur le feuillet
“Fondation”. Laissez aussi tels quels les paramètres par défaut (le feuillet
“Fondation” a seulement une action sur les fondations isolées ou
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
continues mais pas sur un radier posé sur un sol élastique) et cliquez à
nouveau sur le bouton “Suivant >” .
Changez dans le feuillet “Poutres” les paramètres comme suit:
N’oubliez pas de désactiver le paramètre de limitation de la hauteur
maximale.
Indiquez dans les feuillets “Poteaux” et “Voiles” que vous ne souhaitez
pas optimaliser ces éléments (en désactivant la petite case tout en haut du
feuillet). Allez ensuite sur le feuillet “Dalles” et complétez les paramètres
comme suit:
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
Cliquez finalement sur le bouton “Démarrer l’optimisation” pour
commencer l’optimisation. Vous voyez alors le résultat dans la boîte de
dialogue avec ici le résumé des optimisations possible. Indiquez
l’optimisation des poutres de la manière suivante:
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
Pour introduire d’autres choix que ceux indiqués, changez en-dessous
dans la zone de largeur et hauteur les valeurs. Confirmez ensuite en
désignant le bouton “Appliquer”. Vous voyez apparaître maintenant dans
les optimisations possibles pour les lignes activées, vos propres valeurs.
Allez maintenant dans le feuillet “Dalles” et supprimez l’optimisation des
planchers du rez-de-chaussée et du 2e étage en désactivant le petit “ a”
devant la ligne. Pour le plancher du 1er étage, vous pouvez
éventuellement mettre l’épaisseur correcte. Cependant, nous ne
souhaitons aucun plancher d’une épaisseur de 190mm comme le logiciel
vous propose, mais bien une épaisseur de 180mm. Sélectionnez la ligne en
question pour adapter l’épaisseur de 190mm proposée. Corrigez ensuite
dans la case “Epaisseur” en bas en mettant 180mm comme nouvelle
épaisseur et confirmez en cliquant sur la touche “Appliquer”. Vous
constatez alors dans la ligne sélectionnée le changement d’épaisseur de
190mm à 180mm.
Cliquez finalement sur la touche “OK” pour effectivement changer les
dimensions des éléments et relancez l’analyse de la construction.
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
LE CALCUL DES ARMATURES
Choisissez dans la barre de menu les instructions Etude puis Règles de
béton et ensuite NBN B15-002 pour lancer le calcul des armatures
avec la norme belge en vigueur.
Choisissez dans la barre de menu les instructions Etude puis
Paramètres béton et ensuite Béton... pour déterminer les
caractéristiques du béton armé. Indiquez des valeurs comme elles sont
écrites ci-dessous:
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
Pour obtenir plus de précision concernant ces paramètres, nous vous
renvoyons au manuel de POWERPLATE2D. POWERPLATE3D
utilisera ces paramètres pour calculer une proposition d’armatures qui
résistera pour toutes les combinaisons de l’état limite ultime et des états
limites de service qui ont été préalablement définies. Pour plus
d’information à ce sujet, nous vous renvoyons à la brochure : “Comment
calculer conformément aux Eurocodes”.
Choisissez la commande Etude -Paramètres béton-Armature... afin de
paramétrer l’acier utilisé au niveau des armatures des dalles et poutres.
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
Complétez les paramètres pour les poutres et les dalles comme c’est
indiqué ci-dessus.
Remarquez qu’il est possible de définir un recouvrement pour chacune
des deux directions orthogonales d’armatures dans les dalles.
Choisissez dans la barre de menu les instructions Etude -Calculer béton.
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
Indiquez dans la boîte de dialogue que vous voulez le calcul des
armatures nécessaires pour tous les étages.
Une boîte de dialogue vous indique l’état d’avancement du calcul.
Lorsque le calcul est achevé, vous voyez apparaître pour les poutres et
les dalles des symboles utiles pour avoir les armatures suffisantes (dans la
palette de la fenêtre déformation).
Cliquez par exemple sur l’icône Ax i pour voir la quantité d’armatures
inférieures nécessaire dans la dalle pour la direction de l’axe des X.
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
Les armatures représentées sont dessinées en mm 2/m. Les armatures
dessinées répondent à tous les cas de charges limites. De plus,
POWERPLATE3D a calculé aussi la quantité d’armatures de
compression nécessaire pour limiter les contraintes de compression dans
le béton.
Les autres icônes permettent de représenter les armatures supérieures
dans la direction de l’axe X et les armatures inférieures et supérieures
nécessaires dans la direction de l’axe Z.
Si on regarde les résultats dans la vue en plan, on ne voit que les résultats
du niveau actif.
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
Prennez le feuillet Poutres dans la palette de la fenêtre Diagrammes et
cliquez sur l’icône Ay pour voir les armatures inférieures et supérieures
nécessaires.
Les lignes épaisses représentent les courbes enveloppes des armatures
qui satisfont aussi bien l’E.L.U. que l’E.L.S. Elles tiennent compte
également du minimum d’armatures nécessaires (% par rapport à la
section de béton).
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
Tandis que les lignes plus fines sont les courbes enveloppes des
armatures qui ne satisfont que l’E.L.U. Le tracé de cette ligne tient
compte aussi pour son calcul des forces de torsion dans les poutres.
Les états limites de services sont importants, là où la quantité
d’armatures nécessaires pour satisfaire l’état limite ultime (ligne plus fine)
dépasse amplement les minima d’armatures, et la ligne grasse et la ligne
fine s’écartent le plus l’une de l’autre. Cette situation indique que la
poutre est élancée et que sa hauteur est inférieure à la hauteur optimisée.
L’icône Az dans la palette de la fenêtre Diagrammes se rapporte aux
armatures latérales nécessaires. Cela concerne les armatures latérales
utiles pour reprendre la torsion. Ces armatures s’additionnent aux
armatures supérieures et inférieures déjà calculées.
A wz représente les armatures transversales nécessaires exprimées en
cm2 /m (ou en mm2 /m). La part en rapport à la reprise des efforts de
torsion est représentée par une fine ligne.
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3D
LES DÉFORMATIONS FISSURÉES ET LES
OUVERTURES DES FISSURES
Les déformations que POWERPLATE3D a jusqu’à présent calculé
étaient basées sur le calcul élastique utilisant les propriétés du béton
comme défini dans la bibliothèque des matériaux.
Il est bien connu que les déformations de la structure en béton sont liées à
la présence de fissures.
Cette formation de fissures se manifeste quand le moment de flexion
dans l’état limite de service sous les combinaisons rares dépasse le
moment de fissuration. Le moment de fissuration est dépendant de la
résistance à la traction du béton et de la quantité d’acier prévue.
Choisissez l’instruction Etude -Déformation avec fissuration...
La boîte de dialogue suivante apparaît à l’écran:
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_________________________________ Initiation à POWERPLATE
3D
Laissez les paramètres tels quels et validez avec OK.
Remarquez qu’il est également possible de prendre en compte le fluage
du béton. Tous les paramètres du béton nécessaire pour le calcul (module
d’élasticité, coefficient de fluage, résistance à la traction) sont ceux qui
peuvent se trouver et être changés à l’aide des instructions suivantes:
Etude -Paramètres béton-Béton... Le module d’élasticité du béton
utilisé pour le calcul de la déformation fissurée peut être différent de celui
utilisé pour le calcul élastique. POWERPLATE3D calcule les
déformations fissurées des dalles et des poutres ainsi que les ouvertures
des fissures dans les poutres.
La déformation apparaît comme suit:
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3D
Remarquez que par rapport aux résultats du calcul élastique, la
déformation de la dalle au-dessus du rez-de-chaussée a augmenté plus
particulièrement; cette dalle est dans tous les cas la plus fissurée.
ENCODAGE DES VALEURS D’ARMATURES
RÉELLES
Nous avons déjà mentionné que pour la détermination de la fissuration les
armatures prévues joue un rôle important. Si on ne donne aucune
indication supplémentaire, alors POWERPLATE3D suppose que l’on
prend dans la réalité la quantité d’acier qui a été calculée.Cependant, si
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3D
on veut obliger le logiciel à tenir compte pour le calcul d’une dalle ou
d’une poutre d’un minimum d’armatures prévues, on clique 2 fois, après
avoir lancé le calcul des armatures dans la fenêtre Diagramme, sur une
dalle ou une poutre.
Dans la boîte de dialogue pour les dalles, on peut imposer les armatures
minimum aussi bien inférieures que supérieures et ce, dans les 2
directions. Au endroit où le logiciel prévoit plus d’armatures,
POWERPLATE3D laisse les valeurs prévues.
Afin pouvoir calculer les ouvertures des fissures, vous devez mettre dans
la boîte de dialogue des armatures réelles dans la poutre non seulement la
quantité d’acier mais aussi le nombre de barres.
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3D
L’évolution de l’ouverture des fissures sera renseignée par une valeur qui
reste pratiquement constante dès que l’on dépasse le moment de
fissuration. Si les armatures réelles restent constantes sur la longueur de
la poutre, alors l’évolution des ouvertures des fissures suit celle des
moments fléchissants.
Vous pouvez faire les constatations suivantes: POWERPLATE3D
s’utilise de manière aussi facile et intuitive que la version 2D. Maintenant,
vous connaissez les principes de base. Vous pouvez essayer en toute
confiance les autres fonctions dans les menus flottants.
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3D
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