La prestation de calculs s’articule en 3 étapes :
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- Collecte des données structure,
- Définition des hypothèses de calculs,
- Modélisation et simulations.
DONNEES STRUCTURE
Généralement, nos clients nous remettent un plan d’architecture et/ou d’implantation de la structure. Disposer de données de fabrication est aussi très important. Nos équipes vont chercher à préciser les :
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- Matières : acier/aluminium, qualité des alliages … ;
- Descente de charge : s’assurer du cheminement des charges dans la structure porteuse ;
- Profilés : standard ou spécifiques (dans ce cas nous devrons prévoir leur implémentation dans le logiciel de calcul) ;
- Assemblage des éléments : spits, soudures, boulonnage …
Repérage des noeuds
Ensuite, nous définissons les éléments relatifs à l’environnement de l’ouvrage :
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- Implantation en intérieur : quel est le contexte direct : en étage, en sous-sol ou de plein pied, typologie et contraintes du bâtiment ;
- Installation en extérieur : préciser la zone géographique pour apprécier les contraintes météo (vent, neige, sable, sismiques, thermiques …) ;
- Intégration dans son environnement : connaitre les ancrages et la pollution environnante (poussières, vibrations…), le cas des roof-tops … ;
- Identification des contraintes pouvant être exercées du fait d’opérations de levage, de transfert de charges, de présence humaines …
HYPOTHESES DE CALCULS
Une fois toutes les données d’entrée appréciées, l’ingénieur calcul définit les hypothèses de calculs.
En premier lieu, il identifie les normes et règlementations qui s’appliquent . Il détermine ainsi les Eurocodes et pose le cadrage de sa démarche. Ces textes étant extrêmement pointus, notre spécialiste est spécialement formé et familiarisé à leur étude.
Il précise ensuite les charges. C’est un point essentiel car la note de calculs de structures métalliques va plus loin que la démarche standard. Cette dernière considère essentiellement la charge maximale. En calcul de structure, nous intégrons également la variabilité des charges et des résistances matériaux . Ce sont en effet des variables aléatoires. Bien sûr, il anticipe également les combinaisons des charges.
Enfin, il décide les outils qu’il va utiliser. Il peut s’agir de calculs :
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- Analytiques, RDM ;
- Par Eléments Finis, FEM ;
- De résistance des matériaux, RDM ;
- Structurels.
Hypothèses de calculs
Conditions aux limites et cas de charges
MODELISATION ET SIMULATIONS
L’étape suivante consiste à modéliser la structure dans un logiciel spécialisé. Nous avons souvent recours à SCIA.
Pour ce faire, nous devons :
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- Appliquer les différentes sections ;
- Modéliser les articulations et nœuds ;
- Représenter les barres de liaison et de renfort ;
- Considérer les dimensionnements, élément par élément ;
- Définir les ancrages par le calcul des descentes de charge.
Modélisation
Un premier calcul général structurel est lancé. Le logiciel applique toutes les conditions de charge définies par le cadrage et les Eurocodes. Il calcule les comportements de la structure à ces contraintes et définit les états limite : ELU (état limite ultime), ELS (état limite en service). L’objectif est de simuler tous les cas de figure. On mène des calculs de descente de charge, sections, efforts dans les barres, contraintes et calculs des liaisons des poutrelles métalliques (assemblages / attaches).
Nous réalisons de multiples simulations : portance, glissance, déflexion, compacité… Pour cela, nous appliquons de nombreuses sollicitations :
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- Contraintes mécaniques : traction, flexion, compression, flambement, cisaillement, fatigue, température, effort tranchant, limite de flèche sous charge gravitaire…
- Sollicitation des actions dynamiques notamment les forces sismiques.
Le cas échéant, nous réalisons également des calculs plus spécifiques. On rentre alors dans le détail de certains éléments structurels et de liaison (attaches, platines, chevilles, etc.).