Masterclass Eurocode 3 : Découvrez la vérification de l’acier dans RFEM 6 !

Présentation de la formation sur la vérification de l’acier selon l’Eurocode 3 : partie théorique complétée d’exemples pratiques dans RFEM 6, avec imperfections, déformations et rigidité des assemblages. Rappel de l’essai gratuit de 90 jours et de la version étudiante gratuite.

La leçon parcourt le plan du cours, du concept de sécurité à l’état limite de service, puis situe l’Eurocode 3 et ses six chapitres, dont l’EC3-1-1, sujet principal. Elle présente le module additionnel Steel Design, celui du flambement par flexion torsion à 7 degrés de liberté, puis les annexes nationales.

La leçon oppose effets et résistance : la résistance de calcul est la caractéristique divisée par un facteur partiel de sécurité. Dans Base Data, Steel Design, l’Eurocode 3 et l’annexe nationale allemande 2020 sont activés ; l’onglet Steel Design du matériau affiche gamma M1 à 1,1 au lieu de 1,0.

La leçon montre que le module d’élasticité et le module de cisaillement sont prédéfinis dans RFEM 6. Le second onglet du matériau donne la limite d’élasticité par intervalle d’épaisseur, puis la bibliothèque de matériaux, région European Union puis acier, sert à chercher une nuance S235 avant d’annuler.

Cette leçon théorique explique les classes de section 1 à 4 liées à l’analyse globale élastique ou plastique, puis la théorie du premier et du second ordre sur un exemple à deux poteaux. Elle donne les seuils du facteur alpha critique, supérieur à 10 en élastique et à 15 en plastique, calculable dans RFEM 6.

Dans RFEM 6, le portique 2D est calculé au premier ordre avec le module Structure Stability : le moment fléchissant vaut 60 kNm et le facteur de charge critique 33,6, supérieur à 10. Avec une IPE 200 au lieu de l’IPE 400, ce facteur tombe à 2,8 et le moment atteint environ 91 kNm au second ordre.

Dans RFEM 6, une charge de barre de 5 kN/m est ajoutée et la section repasse en IPE 400, puis le Combination Wizard génère les combinaisons selon l’Eurocode et l’annexe nationale allemande. Avec l’analyse de stabilité activée, le facteur de charge critique minimal calculé vaut 13,46, pour la combinaison 3.

Cette leçon théorique distingue imperfections géométriques et structurelles, puis les imperfections équivalentes de l’Eurocode 3 : défaut initial d’aplomb 1/200 et imperfection en arc initial selon la courbe de flambement. Les deux passent par charges équivalentes ; le mode propre mis à l’échelle déplace les nœuds.

Dans RFEM 6, une Member Imperfection de type défaut initial d’aplomb est créée selon l’Eurocode 3 : valeur de base 1/200, deux poteaux, global en X, barres 1 et 3. Le poteau orienté vers le bas est corrigé par Reverse Member Orientation, puis les combinaisons passent au second ordre avec ce cas.

Cette leçon théorique présente les méthodes A, B et C de l’Eurocode 3 pour les imperfections en analyse de stabilité. Elle détaille les assemblages articulé, rigide ou semi-rigide, modélisés par un ressort de rotation, avec la rigidité initiale Sj,ini divisée par le coefficient η du tableau 5.2, partie 1.8.

Dans RFEM 6, le paramètre global H pilote par formule la hauteur du portique, 5 m puis 6 m, et Sj,ini fixe la constante de ressort des Member Hinges, divisée par un η égal à 2. À l’état limite de service, une Structure Modification porte le facteur de rotation à 2 pour que Sj,ini soit pris en compte.

Diapositives théoriques sur la classification des sections : ratio c/t comparé à 9 fois epsilon selon la limite d’élasticité et la répartition des contraintes. Le facteur alpha confirme que la compression pure reste le cas le plus défavorable.

Dans RFEM 6, le module Steel Design classe une poutre IPE 300 en S355 : le sous-panneau 3 en classe 4 réduit l’aire de la section de 53,81 à 52,7 cm². En flexion, la section passe en classe 1 et utilise la résistance plastique.

Diapositives théoriques sur la résistance de section à l’ELU : critère de von Mises (clause 6.2.1) ou interaction linéaire effort normal/moment. La vérification au cisaillement compare l’effort tranchant à la résistance plastique avec une aire de cisaillement efficace, meilleure que l’ancien code allemand.

Dans Base Data, les modules confirment Steel Design avec l’Eurocode 3 et l’annexe nationale allemande. Les tableaux Design Situations, Materials et Cross-Sections sont parcourus pour l’IPE 200 en S355, puis une configuration calcul élastique est copiée dans Ultimate Configurations et assignée à la barre.

Dans la boîte de dialogue d’édition de la barre, Steel Design ajoute trois onglets aux deux existants : un sur l’analyse de stabilité et un Design Configurations listant le calcul élastique et les configurations ELU, ELS, feu. Le dernier onglet porte sur l’appui de calcul et la flèche, repris au chapitre six.

Le calcul est lancé via Show Results : le détail des ratios sur les barres donne une vérification complète avec la résistance plastique. Activer la vérification élastique dans la configuration rend la vérification incomplète, avec un sous-tableau Overview et le critère de von Mises dans le détail.

Diapositives théoriques : le voilement par cisaillement se vérifie séparément, la classification ne couvrant que les contraintes longitudinales. RFEM compare le ratio hauteur/épaisseur à une limite ; les tableaux IPE et HEA en S235 n’en montrent pas, contrairement à une section soudée très mince vérifiée ensuite.

Le calcul du voilement par cisaillement est coché dans Ultimate Configurations : la section soudée en I très élancée sous 200 kN/m échoue. Des raidisseurs End Plate aux extrémités ne suffisent pas ; trois raidisseurs Flat, espacés tous les 25 % de la longueur soit 1,5 m, permettent de réussir la vérification.

Diapositives théoriques : la première des deux approches vérifie la stabilité en section, avec Gamma M1. Suivent les modes de rupture (flambement par flexion, par torsion, déversement), alpha critique et M critique, puis la clause 6.3 de l’Eurocode 3 jusqu’à 6.3.4, la méthode générale, et 6.3.5 non implémentée.

Dans le modèle Stabilité 2D, le module Steel Design est activé et les situations à l’ELS désactivées. L’analyse de stabilité est cochée dans Ultimate Configurations, puis des Effective Lengths sont définies pour les poteaux avec un nœud intermédiaire : longueur de flambement de 6 m selon Y et 3 m selon Z.

Trois nœuds intermédiaires sont créés sur la poutre sans la diviser, puis un nouvel Effective Lengths y ajoute des appuis en direction Y et des maintiens autour de l’axe fixe. Relancé, le calcul n’affiche plus l’onglet aperçu : le ratio de vérification par barre montre la forme réelle de la poutre, contrôle correct.

Des Boundary Conditions sont définies pour la poutre déjà dotée d’un Effective Lengths, et le calcul refuse les deux méthodes assignées ensemble. L’Effective Lengths désactivé, la vérification passe selon la clause 6.3.4 ; le moment de torsion M3 n’est disponible qu’avec l’analyse du second ordre à 7 degrés de liberté.

Dans le module Steel Design de RFEM 6, la barre 1 (poutre transversale) échoue à l’ELS : ratio 1,86, flèche de 24,8 mm contre la limite de 13,3 mm, les 12 mm des poutres principales étant inclus. La référence de déplacement passe aux extrémités de segments déformés : la flèche tombe à 12,7 mm, calcul réussi.

Sur la barre 4 (poutre avec porte-à-faux) dans RFEM 6, le critère de flèche reste L/300 sur le porte-à-faux, ce qui est incorrect. Un appui de calcul actif sur l’axe Z et pour la flèche est créé, puis assigné en début de barre et au nœud 9 : les deux segments sont reconnus et le porte-à-faux passe à L/150.

Le demi-portique à inertie variable est traité par la méthode générale, les barres n’étant pas uniformes, et aucune imperfection n’est définie dans le plan. Steel Design et l’annexe nationale allemande sont activés, puis Ultimate Configurations coche Stability Analysis et Elastic Verification.

Poutre et poteau sont réunis en Member Set pour que la méthode générale considère leurs appuis réels. Les Boundary Conditions y sont assignées avec un appui en Y au nœud intermédiaire, et le calcul donne un facteur d’amplification de 2,14 ; une charge de moment ajoutée fait ensuite échouer la méthode.

Torsional Warping et Structure Stability sont activés, les charges reçoivent un excentrement de moins 250 mm en Z et la rigidité de gauchissement peut être désactivée sur la section. Une imperfection du mode de flambement et la théorie du troisième ordre sont ajoutées ; avec gamma M1, l’ensemble de barres 6 donne 0,4.

L’analyse contrainte-déformation de la poutre 11 donne près de 80 %, Steel Design 69 % grâce aux résistances plastiques de la classe 1. La stabilité est reprise en barre équivalente : les nouvelles Effective Lengths n’activent que le déversement et le calcul échoue, moment d’environ 450 contre 260.

Les poutres transversales n’apportent aucun appui en Y, les deux poutres principales se déversant du même côté. Seule la rigidité de l’article technique est reprise : un maintien en rotation de 134 kNm/m est créé en type Manual dans Member Rotational Restraints, puis assigné à la poutre, dont le ratio passe à 1,071.

Des ressorts de 348 kNm/rad dans l’onglet Nodal Supports des Effective Lengths amènent le ratio à 97,5 %. En torsion de gauchissement, avec 7 degrés de liberté, des ressorts de 359 kNm/rad et une imperfection de 0,018 de l’Eurocode 3, le ratio approche 99 % et le facteur critique de 2,5 est retrouvé en éléments finis.