Modélisation de câbles

Câbles – modélisation de contreventements avec seuil de compression

Comment modéliser des câbles?

Un câble peut être modélisé par un élément de type ROD Barre élastique https://www.icab.eu/doc/icabforce/hid_view_elem.htm dont les propriétés sont soit de type ROD soit de type BEAM_LINEAR (poutre) https://www.icab.eu/doc/icabforce/hidd_page_matp.htm.

Pour rendre compte du comportement non-linéaire du câble en compression, utiliser le paramètre: NCM effort de compression maximum défini dans les propriétés de la barre.

NB1: lorsque le paramètre NCM=0, le seuil n’est pas pris en compte. Il faut indiquer une valeur non nulle, par exemple 0.1 pour déclencher l’algorithme de résolution non linéaire.

NB2: Il est possible d’introduire une tension initiale avec le paramètre NX tension initiale des propriétés. La tension initiale correspond à la tension qui serait présente dans le câble sans déplacement de ses extrémités. Dans la mesure où le câble est placé dans une structure souple, ses extrémités peuvent se rapprocher et dans ce cas, la tension effective calculée dans le cas de charge « G poids propre » est en général plus faible que la valeur NX introduite.

Cette approche peut être utilisée également pour modéliser une croix de stabilité de Saint-André par deux cornières.

Vérification du résidu

Quand un seuil de compression est atteint, le calcul de la solution est approché par des itérations multiples et la solution approchée est jugée satisfaisante quand le résidu (différence entre les actions et les réactions) est petit. Un message apparaît quand le résidu est supérieur à 1E-6. https://www.icab.eu/doc/icabforce/hid_view_run.htm Toutefois, le calcul peut être considéré comme satisfaisant quand le résidu reste inférieur 1E-3=0.001 Il est général possible de réduire le résidu en augmentant le nombre d’itérations de calcul. Si une convergence satisfaisante n’est pas atteinte, le modèle n’est pas stable; par exemple, parce que tous les câbles sont en compression.

Réglage de tension des haubans Pour éviter des jeux dans une structure haubanée, il est nécessaire que les câbles restent toujours tendus. L’effort de tension initiale est indiqué dans le paramètre Nx des caractéristiques de la poutre (BEAM_LIEAR) ou barre élastique (ROD). Méthode de modélisation: pour régler ces valeurs de précontraintes Nx dans un modèle, le plus simple est de ne pas limiter l’effort de compression NCM mais d’augmenter progressivement les tensions Nx jusqu’à ce que les efforts axiaux N dans les câbles restent positifs sur l’ensemble des combinaisons en limite de service (ELS et ELU). Dans les modèles intermédiaires, les valeurs négatives constatées dans les efforts axiaux N seront utilisées pour augmenter les tensions initiales Nx des câbles.

Analyse modale

Les calculs non-linéaires avec prise en compte des seuils de compression les câbles ne sont pas possibles avec une analyse modale où la rigidité des éléments est calculée à l’état initial avant compression. Si les déplacements sont tels que les seuils de compression peuvent être dépassés, notamment pour l’analyse parasismique, un modèle utilisant des contreventement en croix (câbles croisés ou croix de Saint-André en cornières) doit être adapté. Pour obtenir une rigidité d’ensemble cohérente avec des croix de contreventement avec seuil de compression, la rigidité des barres ou câbles de contreventement doit être divisée par deux, soit en divisant par 2 l’aire de la section ou plus simplement en divisant par 2 le module élastique E du matériau utilisé par les contreventements. Dans ce cas, il faut au préalable créer un matériau utilisé spécifiquement pour les contreventements. Toutefois, pour la poursuite du calcul avec une analyse sismique avec seuil de compression dans les barres, ces barres seront vérifiées avec leur demi-rigidité.

FAQ calculs

Les déplacements et/ou rotations sont excessifs

Les déplacements en translation ou rotation excessifs proviennent de l’effet de structure flottante.

– vérifier les conditions limites en déplacement imposée pour garantir le blocage selon les trois translations X, Y, Z et trois rotations RX, RY, RZ

– vérifier qu’il n’y ait pas de structure isolé non rattachée à la structure ayant les blocages.

– pour des coques, gardez à l’esprit qu’un noeud n’a que 5 degrés de liberté: 3 translations et 2 rotations RX, RY dans le repère local de la coque de la surface neutre. La rotation RZ selon l’axe perpendiculaire à la surface neutre ne peut servir de blocage. Ainsi, un élément de type poutre dont une extrémité arrive en un seul noeud d’une surface de coque ne peut être considéré comme encastré sur la coque puisque la rotation RZ perpendiculaire à la coque ne contraint pas les rotations de la poutre; par exemple la torsion pour une poutre perpendiculaire à la coque reste libre dans cette liaison partielle. Pour encastrer efficacement l’extrémité d’une poutre sur une coque, il faut ajouter des liaisons entre l’extrémité de la poutre et des noeuds sur la surface.

Les charges permanentes ne sont pas correctes

Si vous estimez que les charges permanentes ne sont pas correctes,

Les charges permanentes (cas de charge « G Poids propre ») incluent les charges appliquées concentrées, linéiques, pressions mais également la somme des produits Me.G, où Me est la masse de chaque élément et G le champ de gravité défini dans les chargements « Grav./Accélération ».

La masse de chaque élément est calculée comme étant le produit de la densité du matériau (paramètre DEN des propriétés du matériau) et du volume (pour une poutre AR.L, AR étant l’aire de la section, L la longueur de la poutre).

Vérifier les masses Pour contrôler rapidement la masse de la structure, utiliser la commande « Calcul, Devis ». La masse et la position du centre de gravité sont indiquées directement dans la fenêtre de la boîte de dialogue.

Vérifier le champ de gravité Un champ de gravité peut être défini plusieurs fois; dans le cas où le champ de gravité Gz est défini dans le cas de charge 0 et cas de charge 1, chaque élément aura pour poids M.(g0 + g1) pour tout calcul où est inclus de le cas de charge 1. Il est déconseillé de placer le champ de gravité dans le cas de charge 0 car il sera toujours pris en compte sans possibilité de pondération. Il se cumule avec tout champ de gravité défini dans un autre cas de charge.

Vérifier la descente de charge Utiliser la commande « Résultats, extraire une note de calcul », pour lister les réactions par cas de charge. Le tableau de synthèse regroupe la somme des réactions ce qui permet de vérifier le total des charges.

Si ces indications ne sont pas cohérentes, par exemple avec des valeurs très grandes ou très petites, la source d’erreur probable est un problème d’unités.

Indication des unités Lors de l’ouverture d’un projet ICAB, l’utilisateur choisit un système d’unités. Ensuite les valeurs numériques introduites par l’utilisateur doivent être cohérentes avec le système d’unités choisies. ATTENTION: un changement d’unités ultérieurs requiert de modifier les valeurs déjà saisies, notamment les caractéristiques des propriétés physiques et matériaux.

Vérifier les unités

Matrice probablement non inversible

Matrice probablement non inversible ?

Le problème est similaire à celui de la matrice « non inversible ». Dans ce cas, il existe dans la structure un rapport excessif entre le plus grande et la plus faible rigidité, mais la résolution n’est pas arrêtée.

Il est alors possible d’obtenir la déformée. Un ou plusieurs noeuds ont probablement des déplacements excessifs, ce qui permet alors de localiser la partie de la structure qui n’est pas correcte.

En pratique: pour valider ce type de calcul: – vérifier le résidu indiqué dans le listing de sortie; un résidu nul, calculé après les déplacements, traduit l’équilibre des efforts entre les actions sur la structure et les réactions, – vérifier les déplacements, flèches, et rotation de fibres neutres (cas d’une poutre qui tourne sur elle-même)

Matrice non inversible

Matrice non inversible, d’où vient cette impossibilité de calcul ?

Le message « matrice non inversible: vérifiez les conditions limites et les rigidités » apparait lors de la phase d’inversion de la matrice de rigidité globale, formée par l’assemblage des matrice de rigidité locales des éléments. L’algorithme d’inversion ne peut poursuivre car un singularité numerique (terme nul ou presque) a été rencontrée.

Il s’agit du phénomène de « structure flottante »: Une partie de la structure n’est pas convenablement maintenue par les points d’appuis ou n’est pas suffisamment assemblée au reste de la structure.

Pour un corps, il faut fixer au moins 6 degrés de liberté; par exemple, bloquer au moins un noeud en translation (X, Y, Z) et rotation (RX, RY, RZ) , ou bien trois noeuds non alignés en translation (trépied).

Ce problème numérique peut également provenir de caractéristiques mécaniques nulles, comme le module d’Young E=0 pour un matériau ou l’un des paramètres de poutre nul (Aire A=, inerties Iyy=0, Izz=0, torsion TC=0).

capacités du logiciel

Comment présenter une note de calcul ICAB

Toutes les données du modèle ICAB et ses résultats peuvent être reproduits dans une note de calcul.

En utilisant la commande du menu « Résultat, extraire un note de calcul », utilisez de préférence l’option « Format RTF » qui utilise une présentation prédéfinie à partir d’un modèle. Par défaut, ce modèle est « icab.rtf » et peut être personnalisé.

Voici un exemple de présentation de note de calcul pour un portique: http://www.icab.fr/faq/doc/portique07.pdf

pour obtenir l’exemple complet avec le projet ICAB (portique07.agb) et la note de calcul au format RTF: http://www.icab.fr/faq/doc/portique07.zip

Langue d’édition des notes de calcul et légendes à l’écran

Les langues d’édition supportées à partir de la version ICAB 5.2 sont le français, l’anglais et l’allemand.

Langue d’édition des légendes à l’écran La commande du menu « Fichier, Options ICAB » fait apparaître une boîte de dialogue avec l’onglet « Tracé/représentation ». Choisir dans la liste « langue par défaut » l’une des options

 

   Français
   English
   Deutsch

pour déterminer quelle langue sera utilisée pour l’affichage des légendes à l’écran. Ci-dessous, exemple de sortie en anglais (légendes des titres):

Langue d’édition des notes de calcul La commande du menu « Résultats, extraire une note de calcul » fait apparaître également une liste de la langue d’édition par défaut. Ce choix de la langue détermine la langue utilisée pour les sorties au format texte (‘*.not) et tableur (*.wks, *.xml).

Avec un modèle au format RTF, la langue peut être utilisée dans le modèle (cf http://www.icab.fr/doc/icabforce/hid_file_resnote.htm#commandes) Les modèles par défaut fournis lors de l’installation dans le répertoire c:\icab sont icab.rtf (langue par défaut, français) icab_en.rtf (anglais qui contient la commande <<OPTION(LANG=EN)>>) icab_de.rtf (allemand qui contient la commande <<OPTION(LANG=DE)>>)

Par conséquent, pour obtenir une note de calcul au format RTF en anglais, choisir le radio bouton format RTF, modèle de note de calcul

   c:\icab\icab_en.rtf

Comment configurer l’imprimante ?

Il n’y a pas de configuration particulière à mettre en place. ICAB utilise la configuration du driver par défaut; les ordres de tracés graphiques sont exactement les mêmes que ceux utilisés pour l’affichage à l’écran.

En cas de problème d’impression, il est très probable que le driver installé ne corresponde pas à l’imprimante ou qu’une mise à jour du driver soit nécessaire (typiquement lors d’une évolution du système d’exploitation, par exemple avec le passage à Windows 2000/XP).

Des problèmes similaires doivent apparaitre avec d’autres logiciels. Dans ce cas, il est souvent nécessaire d’installer à nouveau le driver dont la configuration par défaut a pu être modifiée par un autre logiciel tel qu’AutoCAD.

Pour une occupation optimale du tracé sur la feuille d’une structure plus large que haute, il est préférable d’employer le format « paysage » plutôt que « portrait ».

L’ordinateur est-il disponible pendant les calculs ICAB

Oui: à partir de la version 3 entièrement développée pour tirer parti du système d’exploitation 32bits, les calculs se déroulent en tâche de fond. Toutefois, les calculs sur des structures jusqu’à quelques centaines de noeuds sont extrêmement rapides et ne vous laisseront probablement pas le temps de passer à une autre application.

Comment charger un ensemble de structure en une seule fois?

Toute sélection de la structure peut être chargée en une seule commande, qui permet de créer, modifier, détruire une condition limite. La sélection inclut dans le filtre le type d’élément, le type de propriété physique, le matériau, le cas de charge, le type de condition limite, la couche…

Comment paramétrer les structures ?

Les modifications sur la structure sont facilement accessibles par l’interface graphique.

Mais si l’utilisateur veut paramétrer les données, deux possibilités lui sont offertes: – avec un tableur, choix qui offre de vastes possibilités de programmation – dans un fichier ASCII au format IGA avec définition de variables: http://www.icab.fr/doc/icabforce/iga/

Peut-on éditer les notes de calcul avec MicroSoft Word ou OpenOffice ?

Oui: ICAB génère des notes de calcul au format RTF (Rich Text Format) qui a été développé par MicroSoft mais qui peut également être utilisé par d’autres traitements de texte, y compris Wordpad qui est un composant standard de Windows.

Pour lancer automatiquement Word après la génération d’une note de calcul, il suffit de modifier le nom et le chemin du traitement de texte (menu: fichier, options ICAB, onglet fichier). Pour Word ou OpenOffice, le programme d’édition de texte est probablement sur l’un des chemins:

C:\Program Files\Microsoft Office\Office\WINWORD.EXE (Word 2000) C:\Program Files\Microsoft Office\OFFICE11\winword.exe (Word 2003) C:\Program Files\OpenOffice.org 3\program\swriter.exe (OpenOffice.org 3)

Les notes de calcul sont également disponibles au format tableur WKS (également compatible MicroSoft Excel)

Comment visualiser / imprimer à une échelle fixe 1/50?

Utilisez la commande du menu « Affichage, boîte de rotation ».

Icab-boite-rotation.png

Dans la boîte de dialogue, cliquez la case « échelle fixe » et indiquez 50 pour obtenir une échelle 1/50.

Comment obtenir la somme des réactions sur une structure?

La somme des réactions et moments à l’origine sont indiquées dans chaque calcul.

Avec l’édition de la note de calcul au format RTF, ces valeurs apparaissent à la fin du tableau de synthèse de chaque calcul (EN), c’est à dire les calculs par cas de charge. Avec l’édition de la note de calcul au format NOT ou XML, cochez « Réactions » dans la sélection des résultats ET décochez l’option « enveloppe des calculs » de manière à obtenir les sorties détaillées pour chaque calcul. NB: il est judicieux de centrer la structure au point de coordonnées (0,0,0) afin que la somme des moments soit calculée sous le centre de la structure.