GCI758 Conception avancée des structures en béton Séance 8. Introduction au logiciel ETABS

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1 GCI758 Conception avancée des structures en béton Séance 8 Introduction au logiciel ETABS

2 Introduction au logiciel ETABS Objectifs - Comprendre les notions de base sur l utilisation de ETABS pour l analyse de bâtiment multi-étagés en béton armé - Modéliser le bâtiment du projet (bâtiment complet et Système de reprise des charges latérales) Étapes de modélisation 1. Initialiser le modèle (unités, grilles, niveaux) 2. Définir les paramètres de l analyse (matériaux, sections, cas et combinaisons de chargements) 3. Définir la géométrie du modèle 4. Assigner les conditions aux appuis et les diaphragmes 5. Appliquer les charges 6. Spécifier les options d analyse (effet P-Delta; options d analyse modale) 7. Exécuter l analyse 8. Exploiter les résultats d analyse (visualisation graphique, listes, exportation des résultats)

3 Exemple 1 Sections Poutres de rive : 400x600 mm Poteaux : 400x400 mm Mur : 400 mm Planchers : 200 mm Facteurs de réduction d inertie : 0,4 pour les poutres et 0,8 pour les murs et les poteaux Matériau : Béton : E=30000MPa, ρ = kg/m3 Charges : Charge permanente : poids des éléments structuraux + 2kPa aux planchers Charge d exploitation : 2,4 kpa; 1 kpa au toit Charge de vent : 100 kn par niveau; 60kN au toit ; 18 kn sur l appendice Charge de neige : 2,8 kpa au toit Poids sismique : D S

4 I - Initialisation du modèle 1. Démarrer le programme et choisir les unités par défaut 2. Commencer un nouveau modèle ( File > New model ) 3. Définir la grille horizontale ( Custom grid spacing puis Edit Grid) 4. Spécifier le nombre et la hauteur des étages 5. Commencer avec un modèle vide (cliquer sur Grid only puis OK)

5 I - Initialisation du modèle 6. Grouper les niveaux similaires ( Edit > Edit Story Data > Edit Story) 7. Changer la hauteur du dernier niveau à 2,6 m 8. Assigner la similarité aux 7 premiers niveaux (niveaux 1 à 6 similaires au niveau 7) STORY8 - MASTER STORY >> NO STORY7 - MASTER STORY >> YES STORY1 à 7 Similar to STORY7

6 II- Définition des paramètres du modèle 1. Définir les matériaux ( Define > Material properties > Add New Material) 2. Ajouter un nouveau matériau BETON (E=30000 Mpa; poids volumique 24kN/m3) 3. Définir les sections poutres et des colonnes (Define > Frame Sections puis Add Rectangular) section POUTRE, matériau BETON, 400 x 600 mm 4. Appliquer le facteur de réduction d inertie (cliquer sur Set Modifier ) : 0,4 pour la flexion autour des axes 2 et 3. OK pour terminer la définition de la section 5. Même procédure pour définir la section des poteaux

7 II- Définition des paramètres du modèle 6. Définir les sections du mur et du plancher (Define > Wall/Slab/Deck Sections ) 7. Ajouter une section du mur (Add New Wall) 8. Spécifier les proriétés de la section (matériau BETON; épaisseur 400mm; type d élément SHELL) 9. Spécifier le facteur de réduction d inertie ( cliquer sur Set Modifier ) 10. Même procédure pour définir la section du plancher ( Add New Slab, matériau BETON; épaisseur 200 mm)

8 II- Définition des paramètres du modèle 11. Définir une contrainte de diaphragme qui sera appliquée aux plancher (Define > Diaphragm ) 12. Ajouter un diaphragme nommé D2 type rigide 13. Définir les cas de chargement (Define > Static Load Cases ) Charge permanente D Charge D exploitation L Charge de vent W Charge de neige S Charge due au séisme EQ *Ajouter le poids des éléments structuraux à la charge permanente 14. Définir les combinaisons de charges (Define > Load Combinations puis Add New Combo ) exemple : 1,25 D + 1,5 L + 0,5 S

9 III - Définition de la géométrie du modèle 1. Sélectionner la vue en plan, puis aller au niveau 7 2. Sélectionner Similar stories au coin inférieur droit de la fenêtre 3. Ajouter des éléments poteau 4. Ajouter les poutres de rive 5. Ajouter les planchers 6. Ajouter les ouvertures au niveau du noyau (même procédure qu à l ajout des planchers avec le type OPENING comme option Property )

10 III - Définition de la géométrie du modèle 7. Sélectionner la vue en plan, puis aller au niveau 8 8. Sélectionner one story au coin inférieur droit de la fenêtre 9. Ajouter le dernier plancher sur l appendice (type DECK) 10. Sélectionner All Stories 11. Ajouter les murs formant le noyau

11 12. Sélectionner All stories III - Définition de la géométrie du modèle 13. Ajouter des éléments mur 14. Assigner les conditions aux appuis : Aller au niveau 0 (Base) Sélectionner One Story Sélectionner tous les appuis avec un rectangle Assigner les conditions d appuis rigides à la base.des poteaux (Assign > Joints/Points > Restraints )

12 1. Aller au niveau 0 (Base) IV Conditions aux appuis et diaphragme 2. Sélectionner One Story 3. Sélectionner tous les appuis avec un rectangle 4. Assigner les conditions d appuis rigides à la base des poteaux (Assign > Joints/Points > Restraints ) 5. Aller au niveau 1 (STORY1) 6. Sélectionner Similar Stories puis sélectionner le plancher 7. Assigner une contrainte de diaphragme au plancher (Assign > Shell/Area > Diaphragm)

13 IV Conditions aux appuis et diaphragme Pour obtenir des résultats globaux Pour le murnoyau, il faut associer un PIER LABEL à l ensemble du noyau 8. Sélectionner All Stories 9. Assigner (Assign > Shell/Area > Pier Label ) 10. Inscrire le nom du mur et cliquer sur Add New Name

14 V Application des charges On définit la source de masse pour l analyse modale dans le menu Define, on choisit la source de la masse et on ajoute les cas de charge à prendre en compte avec leurs facteurs de pondération

15 V Application des charges Pour appliquer les charges, on choisit les éléments où les appliquer (nœuds, éléments linéiques, éléments surfaciques). Pour appliquer une charge qui se retrouve sur plusieurs étages similaires (p.e. les charges d exploitation), il faut s assurer qu on a choisi l option Similar Stories en bas à droite dans la fenêtre principale : Une fois éléments choisis on sélectionne le type de charge à appliquer (dans le menu Assign), Frame/Line Loads ou Shell/Area Loads par exemple

16 V Application des charges En fonction du type de charge à appliquer vous insérer les valeurs des forces et moments. Par exemple, pour le cas de charge du vent on applique des charges ponctuelles aux nœuds spécifiés : Après avoir appliqué une charge on peut vérifier les intrants en cliquant sur le menu Display On peut voir par exemple pour le cas de charge du vent (en choisissant Joint/Point)

17 VI Spécification des options d analyse Dans le menu Analyze Sélectionnez Set Analysis Option Dans la fenêtre Analysis Options : Sélectionnez l icône Full 3D Cochez Dynamic Analysis et Include P-Delta

18 VI&VII Spécification des options d analyse et Run Vous pouvez paramétrer les analyses tant Dynamique que pour l effet P-Delta en cliquant sur le bouton correspondant, Set Dynamic Parameters ou Set P-Delta Parameters respectivement Sélectionnez Analyze > Run Analysis

19 VIII Exploitation des résultats Une fois l analyse terminée, on peut afficher les déformations de la structure pour chaque cas de charge appliqué en sélectionnant, à partir du menu Display, Show Deformed Shape Pour afficher les efforts dans les éléments (il est préférable de sélectionner une vue élévation) on sélectionne, à partir du menu Display, Show Member Forces/Stress Diagram > Frame/Pier/Sprandel Forces

20 VIII Exploitation des résultats Dans la fenêtre choisissez le cas de charge ou la combinaison de charge que l on veut afficher, le type d effort (effort tranchant, moment fléchissant, effort normal, ), Vous pouvez choisir d afficher soit de remplir le diagramme ou d afficher les valeurs et pour les murs structuraux n oubliez pas de cocher sur Piers en bas de la fenêtre.

21 VIII Exploitation des résultats Pour un portique : Pour le mur structural :

22 VIII Exploitation des résultats Pour utiliser les données il vaut mieux récupérer les informations à partir des tables créées par Etabs. A partir du menu Display, Show Tables Puis choisissez les tableaux que vous voulez afficher ainsi que les cas de charges et combinaisons de charges

23 VIII Exploitation des résultats Une fois le tableau affiché on peut récupérer les données en cliquant, dans le menu Edit, sur Copy Entire Table. Vous pouvez coller ces données dans un chiffrier comme Excel pour traitement ultérieur.