Solidworks simulation - contrainte boulon d'ancrage

Bonjour à tous

J'ai une plateforme en porte-à-faux fixée au sol à concevoir, et dans ce but je dois fournir une note de calcul à mon client pour qu'il puisse voir si sa dalle suffit ou si il faut couler un massif pour les ancrages.

Je représente sommairement la plateforme, et pose ma paroi virtuelle sous les pieds, je pose mes boulons d'ancrage et je lance la simu en tout solidaire avec une charge répartie de 250kg/m² (environ 500kg au total).

La ou je coince c'est que je trouve que les efforts axiaux dans mes ancrages (composante en Y) sont étrangement bas. Je joins le modèle et les captures d'écran : 483N en traction au maximum (même pas 50kg !). Vu la construction je m'attendais à bien plus.

Je voulais juste avoir un avis externe, le principe est correct et je me monte le ciboulot pour rien ou ma façon de faire est mauvaise ?

Dans le zip en PJ il y a les fichiers solid et je mets également une capture.

Edit : aller pour la forme j'ajoute une petite capture dans l'environnement.

Par avance merci


pf_test.zip
capture_483n.jpg
mise_en_situation.jpg

Bonjour

Je vais me permettre de vous répondre non pas scientifiquement mais logiquement.

Je ne peux pas ouvrir votre ASM car vous avez une version supérieure à la 2019. Je ne peux donc voir si vous avez utilisé une paroie virtuelle pour vos boulons

Personnellement je ne procéderais pas tout à fait comme vous le faites, mais ce n'est qu'un point de vue. ;-) ;-) (cf les conclusions pour gagner du temps   ;-)  ;-)     )

1°) Je n'utiliserais pas une charge répartie mais là remplacerais par une masse à distance à 1,10 m du sol de la tôle de la plateforme ce qui correspond à peu près au CG d'un être humain.

Nota  : ce n'est pas étonnant que vous ayez des efforts axiaux faibles dans vos ancrages c'est essentiellement dû au fait d'utiliser une charge répartie et aussi que le CG du bâti sans charge est assez peu en déporté. En tout cas il n'est pas au centre de la plateforme qui reçoit l'opérateur.
A vista de naz votre bâti doit faire dans les 200 kg.

2°) par expérience la base de cette charge à distance opérateur doit être sur un cercle ou un carré de 60 cm (la charge que représente l'opérateur est transmise par les semelles de celui-ci.)
3°) il vous faudra faire au moins deux simulations distinctes  avec des emplacements de masse à distance différents (une à l'extrême limite de porte à faux  au centre et dans un angle comme si l'opérateur se penchait par dessus la balustrade). Il faudra aussi faire un simulation avec 3 opérateurs de 95 kg pour se rapprocher des conditions d'utilisations inhabituelles mais sûrement pas si rare. Pour ce type de structure il faut une résistance de 500 kg au m² (mais ça vous le savez)

Autre point important : vous pouvez aussi très bien faire votre test sans boulons d'ancrage (même si les connecteurs boulons sont d'une grande utilité pour connaître les forces axiales), il suffit de faire une esquisse de la taille des rondelles et de rendre ces huit zones fixes. Cela vous permet de mieux voir la déformation des semelles du portique.

Par contre votre client ne doit pas faire l'erreur classique de prendre comme argent comptants les résultats de la simulation.
L'ancrage dans le sol dépend de la qualité du béton, de la taille du massif armé et surtout des normes données par les fournisseurs pour les diamètres et profondeur des goujons d'ancrage?
Cela dépend si les ancrages se font sur une dalle en béton armé ou avec des massifs. Pour les massifs unitaires cela dépend de la qualité du sol dans lequel ils sont coulés (cf l'ancrage ses poteaux de candélabre). Donc seul un ingénieur béton après sondage du sol peut donner les informations adéquates.
Votre simulation ne sera qu'une indication sur les efforts en traction et les efforts en dévers.

Pour votre question il faut prendre le problème à l'envers car Moralité l'ancrage n'est pas votre problème car il suffit de lui dire qu'un seul boulon d'ancrage SPIT (ou HILTI)  par exemple pour un diamètre de 10 TRIGA Z XTREM V8-12/20 donne par gougeons 5.71 kN en traction en zone sismique C1 et  pour du béton fissuré. Ce qui veut dire que même si vous ne mettez que deux gougeons par pied ce n'est pas votre structure qui fera problème. Ces données sont  à rapporter à l'hypothèse ou vous ne mettriez que deux gougeons sur chaque pied pour calculer l'effet de levier sur les gougeons extérieurs les plus sollicités cela donnerai 3000 N / 4 = 750 N  par Gougeons soit 0.75 kN (au pif car je n'ai pas les cotes de votre bâti ni sont poids, ni la position du CG)

Par contre il vous faut vérifier avec votre client que les cônes de contraintes de chaque goujons et ceci lorsqu'il vous aura indiqué la nature du béton et la profondeur de chevillage et sa compatible avec les autres paramètres. C'est cette distance définie par les cônes de contraintes qui doit servir définir les entraxes de vos deux  platines de fixation au sol. Les fabricants de gougeons donnent ces informations dans leur documentations.

Cordialement

 

 

  

 

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bonjour. Impossible de lire le fichier pour moi. 

Mais je me permet un petit conseil. Equation d'équilibre autour de C dans cette image. Vous aurez tout de suite une idée des résultantes dans les appuis (boulons en occurrence). Le coté A est favorable. Seul le coté B agit pour arracher les goujons. Et il y en a 8 au total. Ceux qui sont plus près du point C seront les plus sollicités. Celui indiqué à l'arrière est moins sollicité donc 50kg oui possible. Mais le mieux c'est le calcul statique pour vérifier. Et il est très simple dans ce cas. Attention aux unités aussi.  

 

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Bonjour

je parlais précédemment de l'effet levier très bien illustré par @soring  (que je salue).

En effet, il existe un calcul hyper simple pour connaître les ordres de grandeurs, ce qui permet en connaissant par spécification la résistance à l'arrachement d'un seul boulon d'ancrage de répondre au client. Après si on veut chipoter le choux pour des chouillats de peanuts on peut faire un simulation PEF.

Cordialement

 


calcul_arrachement___2021-05-30_15_24_33-window.jpg

Bonjour Messieurs

Merci pour vos interventions, je developperais un peu plus ce soir quand j'aurais le temps pour ton premier post Zozo en particulier. Mais rapidement en faisant un petit calcul statique (voir PJ) en prenant en compte la masse de ma structure.

Pour les efforts j'ai pris du 250kg/m² sur les 0,8m de large de la plateforme et j'ai simplifié les masses réparties par des efforts (F2 et F3). Pour F1 au point G c'est la masse, et la réaction au niveau de mes ancrages on est sur F4

Edit : Zozo m'a devancé :-)

On est quand même sur 215kg (17261/8) par ancrage dans ce cas. Pourquoi autant de différence avec le résultat de base de solid ? Le fait d'avoir simplifié les masses réparties ?

Merci en tout cas c'est pas la première fois que je trouve une aide bien utile ici ;-) Je mets un petit STEP de la PF


img_20210531_095736.jpg
pf.step
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Bonjour @Jwunder 

A partir de ton modèle !

Voici juste pour le fun et avec un seul boulon d'ancrage.    les résultats à comparer au diamètre de 10 TRIGA Z XTREM V8-12/20 qui donne par gougeons 5.71 kN en traction en zone sismique C1 et  pour du béton fissuré.

Avec une petite vidéo


calcul_arrachement__sur_un_seul_gougeon__2021-05-30-window.jpg
deformation_emplacement_deux_gougeons___2021-05-31_12h34_39.mp4
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Bonjour @Jwunder 

Je m'occupe de ce qui ne me regarde pas : mais es-tu certain des dimensions de ton HEA.

[HS On]

En plus ils paraissent très surdimensionnés pour la charge

[HS /Off]

Nooooon pas taper la tête

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Re, bon maintenant que les gosses sont au dodo :

il vous faudra faire au moins deux simulations distinctes  avec des emplacements de masse à distance différents (une à l'extrême limite de porte à faux  au centre et dans un angle comme si l'opérateur se penchait par dessus la balustrade). Il faudra aussi faire un simulation avec 3 opérateurs de 95 kg pour se rapprocher des conditions d'utilisations inhabituelles mais sûrement pas si rare. Pour ce type de structure il faut une résistance de 500 kg au m² (mais ça vous le savez)

Du coup avec une charge répartie de 250kg/m² on couvre le cas d'une personne de 90kg sur 0.36m² (carré de 600x600). En règle générale je défini 250 pour une passerelle technique, plus selon les utilisations, et je fait graver une belle plaquette "charge maximale"  que je pose sur mes passerelles. Pour le 500, tu as une norme qui impose cela ? Je monte selon les besoins si passage d'engins motorisés

Autre point important : vous pouvez aussi très bien faire votre test sans boulons d'ancrage (même si les connecteurs boulons sont d'une grande utilité pour connaître les forces axiales), il suffit de faire une esquisse de la taille des rondelles et de rendre ces huit zones fixes. Cela vous permet de mieux voir la déformation des semelles du portique.

Mais du coup mon but est de sortir des efforts pour vérifier la dalle ou dimensionner un massif. Impossible dans ce cas je pense ?

Par contre votre client ne doit pas faire l'erreur classique de prendre comme argent comptants les résultats de la simulation. L'ancrage dans le sol dépend de la qualité du béton, de la taille du massif armé et surtout des normes données par les fournisseurs pour les diamètres et profondeur des goujons d'ancrage?

Tout juste. En fait la plupart du temps nous avons la conception et l'installation du matériel, je fais donc mes achats (acier, matériel d'ancrage, visserie, tout de A à Z) je conçois, on fabrique, on fait valider par des organismes de contrôle si besoin (matériel de levage par exemple) et on installe. Dans notre cas, on va percer la dalle pour voir l'épaisseur de cette dernière, et si ça ne suffit pas on fait ouvrir pour couler un massif d'une profondeur suffisante pour les ancrages que j'aurais défini. Par contre le béton c'est pas notre métier donc on sous traite cette partie, à moi de donner les efforts résultants au bétoneu pour qu'il fasse son affaire. Pour cela je lui donne le max d'infos, parfois le moment à la base de mes pieds sorti d'une simu poutre si je veux faire ça vite fait, parfois en effort axial. Là pour le coup je trouve mes efforts ridicules vu ce qu'encaisse les goujons ^^

Je m'occupe de ce qui ne me regarde pas : mais es-tu certain des dimensions de ton HEA.

[HS On]

En plus ils paraissent très surdimensionnés pour la charge

[HS /Off]

Nooooon pas taper la tête

Pas de soucis, on est la pour parler de ça :-)

Par expérience je surdimensionne les structures en porte à faux pour éviter l'effet "ressort" quand on sollicite la partie dans le vide. J'ai déjà un client qui s'est mis à sauter sur une structure qui s'est mise à vibrer, et j'ai fini par devoir renforcer, même si notes de calcul à l'appui et mauvaise utilisation de sa part. Ca pour le coup la statique ne le renseigne pas, et c'est le seul module que nous avons. Et puis si je descend en taille de hea, je gagne 5kg/m (du hea140 au hea120), soit une 20aine de kilos, ce qui ne représente pour ainsi dire rien sur le devis que nous allons faire au client. On bosse au projet unitaire donc l'optimisation on tire un trait dessus pour diminuer le temps d'étude mais tout en construisant d'une manière correcte car au final le but c'est de garder le client.

Voila voila ! Merci pour ta petite vidéo. Je vais relancer une étude statique avec tes hypothèses juste pour voir demain matin.

Par contre, j'ai remarqué que l'effort axial dans les goujons augmentent  avec la diminution des diamètres de passage de vis. Je m'explique : J'ai un perçage Ø20 pour mettre des tiges d'ancrages Ø16 (en règle générale on perce à 18 mais selon l'accessibilité pour le perfo j'augmente le diamètre). Donc dans ma simu sur mon diamètre 20 je renseigne une tige de 16, un écrou de Ø30 par ex, ça me donne un effort axial. Cet effort augmente si je garde les mêmes hypothèses mais que je descend le Ø de passage à 18. Tu as déjà eu le cas ?

Par ailleurs, concernant la précontrainte du goujon, je la renseigne toujours à 0 (serrage en couple ou axial c'est égal). Est-ce la bonne méthode ? Car si je renseigne le couple de serrage au final l'échelle de contrainte de von mises aux résultats explose le plafond sur la surface d'appui de l'écrou !

HS- on peut pas quote sur ce forum !-

@Jwunder 

Merci pour toutes ces précisions nous sommes totalement en phase.

- Effectivement le coût matière n'étant pas déterminant tu fais bien de très légèrement rendre le truc juste un plus costaud.
Ceci dit vu que j'ai fait les calculs sur un seul poteau et comme la flexion sans contreventement dans mon essai ne révèle que 4 à 6 mm de flexion je me dis que c'était bien costaud ! ;-) Il faudrait faire le calcul en fréquence (effet ressort) mais je n'ai pas la version PRO de simulation.

-  J'ai le chiffre que l'on m'avait imposer 500Kg pour un plancher théâtre en référence à la charge d'exploitation des balcons qui est définie par la norme (EUROCODE 1). Elle vaut 350 kg/m² (soit 3.5 kN/m²) sans coeff de sécu qui doit être de 2.5 à 3 .  Aussi le charges des garde-corps (60 kg par mètre de garde-corps appliqué en tête).

Pour la simulation prend bien le connecteur boulon mais avec un trou de 17 pour que ce soit le plus proche possible du diamètre du gougeon (il faut juste décocher tige ajustée).  Regarde l'incidence de la tige ajusté on non http://help.solidworks.com/2021/french/SolidWorks/cworks/c_Example_of_a_Tight_Fit_Bolt_Connector.htm?id=076ce79608484e4caa6747b16af398fb#Pg0
Ce que tu constate est normal mais un peu compliqué à expliquer
http://help.solidworks.com/2021/french/SolidWorks/cworks/c_distributed_coupling_bolts.htm?id=469ca1d42bfb46c3ac41817e51e968e8#Pg0
C'est une règle en simulation c'est d'être le plus proche de la réalité sur ton chantier : si ton trou final fait tel diamètre alors fait la simu avec cette valeur. Cela ce rapproche de toute la technologie des assemblage vissés pour la partie aérienne. Pour la partie dans le béton ce sont les fournisseurs de goujons qui donne les règles à respecter. Mais là tu as toute l'expérience.

Pour la précontrainte cela à du sens si l'on se réfère aux normes du fournisseur de  goujons (entre nous sur le chantier j'ai rarement vu Monsieur GrosBourrin utiliser une clé dynamométrique  ;-)  Là, ton application est loin d'être critique AMHA. Pour von mises il vaut mieux aussi regarder dans le résultats le choix "dissection de conception" qui te permet de voir les tensions à l'intérieur de la matière car les images Von mises elles ne montrent que les efforts de surfaces externes (même si Von Mises calcul bien la totalité des noeuds internes dans tous les DDL).

Tu te rappelle que dans mes exemples de simulation je n'utilise que deux goujons au lieu de quatre et un seul poteau au lieu de deux.

Tient pour te distraire après une dure journée de labeur je t'ai fait une petite vidéo ou j'ai remplacé le connecteur boulon par deux connecteurs ressort cela permet de voir ce qui ce passe si l'ancrage est un peu souple. J'aime bien regarder toutes les déformations possible cela montre beaucoup de choses et cela entraine le cerveau à piger ce qui n'est pas toujours apparent    ;-)  ;-)

Cordialement

 

 


avec_connection_ressort_2021-06-01_20h18_26.mp4

Bonjour @Jwunder ,

Quelques réflexions dans le document joint, sur la base de la simulation de votre plateforme.

Cordialement.


plateforme.docx
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Bonjour @m.blt

Merci pour le temps pris !

Je vais reconduire votre étude de mon côté pour voir si je retombe sur les mêmes valeurs que vous me donnez.

Une question me vient avec vos hypothèses, sur les docs fournisseur ou je commande je vois qu'un ancrage mécanique M16 dans le béton fissuré tient 16,7kN en traction.

Ce n'est jamais spécifié chez aucun fournisseur, mais on est d'accord, c'est bien la valeur si on occulte la précontrainte ? Il me semblerait délirant de devoir calculer la précontrainte axiale dû au couple de serrage donné dans la doc des ancrages pour le retrancher à celle que l'on calcule.

Du coup si on estime que le serrage au couple de l'ancrage (couple donné par le fournisseur de l'ancrage) induit un effort axial de 20kN, avec une traction amissible à 16,7kN, on veut dire que le goujon supporte 20+16,7=36,7kN. Enfin, c'est comme ça que je l'ai toujours considéré, j'en profite juste pour poser la question :)

 

Edit : remarque de Zozo :

Pour la simulation prend bien le connecteur boulon mais avec un trou de 17 pour que ce soit le plus proche possible du diamètre du gougeon (il faut juste décocher tige ajustée).  Regarde l'incidence de la tige ajusté on non http://help.solidworks.com/2021/french/SolidWorks/cworks/c_Example_of_a_...
Ce que tu constate est normal mais un peu compliqué à expliquer
http://help.solidworks.com/2021/french/SolidWorks/cworks/c_distributed_c...
C'est une règle en simulation c'est d'être le plus proche de la réalité sur ton chantier : si ton trou final fait tel diamètre alors fait la simu avec cette valeur. Cela ce rapproche de toute la technologie des assemblage vissés pour la partie aérienne. Pour la partie dans le béton ce sont les fournisseurs de goujons qui donne les règles à respecter. Mais là tu as toute l'expérience.

Merci pour les liens, interessant en effet !

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Je n’ai pas consulté de doc fournisseur pour le cas particulier d’un ancrage dans du béton fissuré. La valeur de 20 kN que j’ai imposée comme précharge (je préfère ce terme à celui de précontrainte) dans la définition des boulons est parfaitement arbitraire…

Du coup si on estime que le serrage au couple de l'ancrage (couple donné par le fournisseur de l'ancrage) induit un effort axial de 20kN, avec une traction amissible à 16,7kN, on veut dire que le goujon supporte 20+16,7=36,7kN. Enfin, c'est comme ça que je l'ai toujours considéré, j'en profite juste pour poser la question :)

Cette interprétation me semble incorrecte : de mon point de vue, la précharge représente l’effort axial qui est appliqué dans le boulon au moment du montage, dans l’hypothèse où la plateforme n’est soumise à aucun effort extérieur : pas de passager et poids propre de la structure compensé par la grue de manutention. La précharge peut être "contrôlée" au moyen d’une clé dynamométrique, avec toutefois une incertitude assez forte du fait d’une mauvaise connaissance des conditions de contact de la vis et de l’écrou dans le filetage et avec les pièces assemblées. C’est toujours mieux qu’un serrage à l’estime…

Lors de la simulation, le calcul considère un comportement élastique du boulon et des pièces assemblées, et sous l’effet des charges extérieures "en fonctionnement", pesanteur et passagers pour la plateforme, les efforts axiaux évoluent. Les résultats donnés par SW Simulation représentent les efforts axiaux effectivement supportés par les éléments filetés.
Dans le cas de votre plateforme, les efforts varient très peu par rapport à la précharge parce que les pièces assemblées sont très rigides au regard des efforts extérieurs (plaques d’acier de 15 mm d’épaisseur, éléments filetés de diamètre 16mm…).

La valeur de 16,7 kN donnée par votre fournisseur dans le cas d’une implantation dans du béton est la limite à ne pas dépasser, ni à l’assemblage, ni en utilisation. C'est l'un des intérêts de la simulation de vérifier que cette condition est respectée...La limite est liée à la tenue du béton dans la zone d’ancrage, la vis elle-même étant capable de supporter une charge au moins 5 fois supérieure (pour une qualité ordinaire, classe 8.8).

Jeu du boulon... Dans les modèles théoriques d’assemblages par éléments filetés, il est fréquent d’utiliser la notion de cône de pression pour définir un équivalent de la zone des pièces liées sollicitée en compression. Même si ce modèle n’est pas celui utilisé par SW, il illustre bien l’effet induit sur l’assemblage, qui est plus "rigide" si le jeu est réduit, du fait d’une section de cône plus importante. Et la conséquence sur les efforts dans l'assemblage.


Bonne soirée...

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Merci à tous pour vos interventions, l'ensemble des réponses à été profitable pour y voir plus clair !