2. Opérandes#

2.1. Opérande MODELE#

♦    MODELE = modèle

Concept produit par l’opérateur AFFE_MODELE [U4.41.01] permettant de définir les types d’éléments finis affectés aux mailles du maillage.

2.2. Opérande CHAM_MATER#

♦    CHAM_MATER = chmat

Concept produit par l’opérateur AFFE_MATERIAU [U4.43.02] permettant d’affecter des matériaux aux mailles du maillage.

2.3. Opérande CARA_ELEM#

♦    CARA_ELEM = caelem

Concept produit par l’opérateur AFFE_CARA_ELEM [U4.42.01] permettant d’affecter des caractéristiques mécaniques et géométriques aux éléments de la structure étudiée.

2.4. Opérande GROUP_MA_BETON#

♦    GROUP_MA_BETON = grmabe

Nom du (ou des) groupes de mailles du maillage représentant la structure béton. On définit ainsi précisément le lieu géométrique de projection des câbles, étape préliminaire à la détermination des relations cinématiques entre les degrés de liberté des nœuds des câbles et les degrés de liberté des nœuds de la structure béton.

Remarques:

1- Il est possible de fournir ici une liste de groupe de mailles, notamment pour le cas où toutes les mailles béton environnant le câble n’aient pas le même comportement. Toutefois, il est indispensable que toutes les mailles bétons concernées aient les mêmes caractéristiques BPEL_BETON .

2- Les mailles modélisant le béton ne peuvent être que des mailles 3D ou des mailles 2D dans le cas d’une modélisation de plaque ( DKT,Q4GG) *.*

2.5. Définition du câble#

2.5.1. Mot-clé DEFI_CABLE [DEFAUT]#

DEFI_CABLE

Mot-clé facteur permettant la définition d’un câble par désignation des entités topologiques du maillage qui le représentent. Les occurrences multiples sont autorisées, afin de pouvoir définir plusieurs câbles. Les câbles peuvent être définis individuellement ou via la fourniture d’une table (voir test SSNV229a)

/ ♦    GROUP_MA = grmaca

Nom du groupe de mailles du maillage représentant le câble.

♦    GROUP_NO_ANCRAGE = l_gnoa

Liste de groupes de nœuds définissant les ancrages. Le cardinal de cette liste doit être inférieur ou égal à 2. Dans chaque groupe de nœud, on ne retiendra comme ancrage que le premier nœud du groupe.

/ ♦    TABL_CABLE = table

Quand le nombre de câbles est important, il peut être plus facile de les avoir défini via une table contenant 3 colonnes, définissant le groupe de mailles du câbles et le nom des 2 groupes de nœud définissant les ancrages. Les colonnes doivent se nommer GROUP_MA, GROUP_NO1, GROUP_NO2.

Cette table peut être définie en dehors de Code_Aster (Excel, python) et lu avec la commande LIRE_TABLE.

Exemple:

#LISTE CABLE

GROUP_MA GROUP_NO1 GROUP_NO2

CAB1 CAB1_I CAB1_F

CAB3 CAB3_I CAB3_F

2.5.2. Mot-clé MODI_CABLE_ETCC#

◊    MODI_CABLE_ETCC

Mot-clé facteur permettant la définition d’un câble par désignation des entités topologiques du maillage qui le représentent et fournissant pour chacun des câbles la tension initiale à court terme afin de permettre de calculer les pertes par relaxation de l’acier selon l’ETCC ( câble adhérent uniquement ). Les occurrences multiples sont autorisées, afin de pouvoir définir plusieurs câbles. Pour l’utiliser, il faut avoir préciser TYPE_RELAX=’ETCC_REPRISE’.

♦    GROUP_MA = grmaca

Nom du groupe de mailles du maillage représentant le câble.

♦    GROUP_NO_ANCRAGE = l_gnoa

♦    TENSION = table

Table contenant la tension dans le câble pour toutes les abscisses curvilignes (table à 2 colonnes). Cette table est utilisée pour calculer les pertes par relaxation de l’acier dans le cas où l’utilisateur a opté pour l’option TYPE_RELAX = ’ETCC_REPRISE’. Cette table est obtenue via un POST_RELEVE_T sur les nœuds du câble étudié, après un premier calcul statique.

2.5.3. Mot-clé MODI_CABLE_RUPT#

◊    MODI_CABLE_RUPT

Mot-clé facteur permettant la définition d’un câble par désignation des entités topologiques du maillage qui le représentent. Ce mot-clé permet de contourner le calcul de tension en récupérant la table fournie sous le mot-clé TENSION. La technique permet de simuler la rupture d’un câble avec réancrage ( câble adhérent uniquement ).

Les occurrences multiples sont autorisées, afin de pouvoir définir plusieurs câbles.

♦    GROUP_MA = grmaca

Nom du groupe de mailles du maillage représentant le câble.

♦    GROUP_NO_ANCRAGE = l_gnoa

♦    TENSION = table

Table contenant la tension dans le câble pour toutes les abscisses curvilignes (table à 2 colonnes) et qui va devenir la tension de référence. Cette table est obtenue via un POST_RELEVE_T sur les nœuds du câble étudié après un premier calcul puis modifiée comme le souhaite l’utilisateur.

2.6. Opérande ADHERENT#

♦    ADHERENT =    / ’OUI’            [DEFAUT]

/ ’NON’

Ce mot-clé permet d’indiquer si on souhaite modéliser des câbles adhérents au béton (ADHERENT = ’OUI’) ou des câbles glissants ou frottants (ADHERENT = ’NON’). Pour les cas non adhérents, il faut utiliser pour représenter les acier la modélisation CABLE_GAINE et la loi de comportement CABLE_GAINE_FROT. Le cas adhérent peut être simulé avec les modélisation BARREou CABLE_GAINE.

Remarque:

Dans le cas ADHERENT = ’NON’, le profil de tension est calculé même s’il n’est pas utilisé par la suite (ni dans AFFE_CHAR_MECA/RELA_CINE_BP, ni dans CALC_PRECONT).

2.7. Opérande TYPE_ANCRAGE#

♦    TYPE_ANCRAGE = l_tya

Liste d’arguments de type texte caractérisant les ancrages du câble: ‘ACTIF’ ou ‘PASSIF’ (seuls arguments licites). Cette liste doit comporter 2 arguments, ni plus ni moins, et doit être ordonnée en regard de la liste des nœuds définissant les ancrages (opérande GROUP_NO_ANCRAGE ci-dessus). À noter que si plusieurs câbles sont définis dans DEFI_CABLE alors le premier argument de TYPE_ANCRAGE s’applique à tous les premiers nœuds qui définissent les ancrages. Idem pour le deuxième argument.

Remarques:

1- L’opérateur reconstitue le chemin connexe menant du premier au second ancrage du câble en parcourant les mailles qui le représentent. La non-existence d’un chemin connexe entre les deux ancrages provoque un arrêt du programme en erreur fatale.

2- Les ancrages actifs sont ceux où l’on applique une tension initiale.

2.8. Opérande TENSION_INIT#

♦    TENSION_INIT = f0

Valeur de la force initiale appliquée aux ancrages actifs des câbles.

Cette valeur doit être positive.

2.9. Opérande RECUL_ANCRAGE#

♦    RECUL_ANCRAGE = delta

Valeur du recul aux ancrages actifs des câbles.

Cette valeur doit être positive.

2.10. Choix du type de calcul pour la prise en compte de la relaxation des aciers#

◊ TYPE_RELAX = /”SANS”, [DEFAUT]

/”BPEL”, /”ETCC_DIRECT”, /”ETCC_REPRISE”,

Mot-clé permettant de définir si on prend en compte ou non, les pertes de tension par relaxation de l’acier par la méthode réglementaire, et si oui laquelle (ETCC ou BPEL). Ce mot-clé facteur étant facultatif, par défaut les pertes de tension par relaxation de l’acier ne sont pas prises en compte.

2.10.1. TYPE_RELAX=”SANS”#

Il s’agit de la valeur par défaut. Dans ce cas, on ne prend pas en compte ce type de perte par une méthode réglementaire. En revanche, on peut la prendre en compteen utilisant la loi de comportement viscoélastique RELAX_ACIER pour le câble (cf. [R5.03.09]).

2.10.2. TYPE_RELAX=’BPEL’#

Dans ce cas, la formule du BPEL est appliquée, et le mot-clé R_J doit être renseigné (cf. § 2.11 pour le détail).

2.10.3. TYPE_RELAX=’ETCC_DIRECT’#

Dans ce cas, la formule de l’ETCC est appliquée, mais l’effort utilisé ne prend en compte que les pertes par frottement et par recul d’ancrage (cf. § 4 ).

Il est nécessaire de renseigner le mot-clé NBH_RELAX (cf. § 2.12 ).

2.10.4. TYPE_RELAX=’ETCC_REPRISE’#

Dans ce cas, la formule exacte de l’ETCC est appliquée. Cela implique de faire un premier calcul sans relaxation et de récupérer la tension dans le câble. Ensuite il convient de définir le câble en fonction de MODI_CABLE_ETCC au lieu de DEFI_CABLE.

Il est nécessaire de renseigner le mot-clé NBH_RELAX (cf. § 2.12 ).

2.11. Opérande R_J#

◊ R_J = \(\mathit{rj}\)

Paramètre à renseigner uniquement si TYPE_RELAX=’BPEL’.

Valeur de la fonction adimensionnelle \(r(j)\) caractérisant l’évolution de la relaxation de l’acier dans le temps et uniquement de l’acier (ce coefficient ne s’applique pas aux pertes par fluage ou retrait du béton renseigné sous BPEL_BETON dans DEFI_MATERIAU); par exemple le BPEL 91 recommande:

\(r(j)=\frac{j}{j+9\times {r}_{m}}\) avec \(j\) en jours

et \({r}_{m}=\frac{\text{aire de la section de béton}}{\text{périmètre de la section de béton}}\equiv \text{rayon moyen}\)

Cette valeur doit être positive ou nulle.

\(j\) correspond à la date (en jours) pour laquelle on veut estimer l’état de contrainte dans la structure. Pour le cas où, dans le calcul de structures, les barres seraient modélisées avec un comportement de type fluage, il ne faut pas renseigner ce mot-clé dans DEFI_CABLE_BP.

2.12. Opérande NBH_RELAX#

◊ NBH_RELAX = \(\mathit{nh}\)

Paramètre à renseigner uniquement si TYPE_RELAX=’ETCC_DIRECT’ ou ’ETCC_REPRISE’.

Temps considéré pour la prise en compte des pertes par relaxation de l’acier dans l’ETCC, exprimé en nombre d’heures.

La formule appliquée est la suivante:

\(\Delta {F}_{\mathit{pr}}=0,66.{\rho}_{1000}.{e}^{9,1\frac{\stackrel{~}{F}(s)}{{P}_{\mathit{pk}}}}.{\left(\frac{\mathit{nh}}{1000}\right)}^{0,75(1-\stackrel{~}{F}(s)/{P}_{\mathit{pk}})}.{10}^{-5}\stackrel{~}{F}(s)\)

où:

\({\rho}_{1000}\) est la valeur du coefficient de relaxation de l’acier à 1000 heures en %, renseignée sous ETCC_ACIER.

\({P}_{\mathit{pk}}\) est la tension maximale de l’acier à rupture, calculée à partir de la donnée de F_PRG sous ETCC_ACIER.

\(\stackrel{̃}{F}\) est égale à la tension calculée selon l’ETCC en prenant en compte les pertes par frottement et par recul d’ancrage si TYPE_RELAX=’ETCC_DIRECT’ ou la tension fournie par l’utilisateur sous MODI_CABLE_ETCC/TENSION dans l’autre cas.

2.13. Mot-clé CONE#

♦    CONE

Ce mot-clé facteur permet de définir un volume géométrique autour des ancrages, et d’affecter, en sortie de AFFE_CHAR_MECA mot-clé RELA_CINE_BP, à tous les nœuds (béton et câble) contenus dans ce volume, une relation cinématique de type LIAISON_SOLIDE (corps rigide). La définition de ce volume permet d’atténuer les contraintes qu’engendrent les tensions aux extrémités des câbles sur le béton. Dans la réalité, ce phénomène est évité grâce à la mise en place d’un cône de diffusion de contrainte (matériau plus dur que le béton) qui répartit la force de précontrainte sur une grande surface du béton. En pratique, le cône étant pratiquement droit, on définit un volume cylindrique.

Situation réelle

Modélisation éléments finis

Figure 1: utilisation d’un cône de diffusion: situation réelle et modélisation

À noter que plusieurs cônes et donc plusieurs blocs rigides sont définis si le mot-clé PRESENT contient deux ‘OUI’ (un bloc par extrémité du câble) ou si plusieurs câbles sont définis sous DEFI_CABLE.

Remarque:

En pratique, le cylindre est défini par la commande DEFI_GROUP option TUNNEL. La méthodologie d’extraction des nœuds contenu dans le cône est décrite dans le document [U4.22.01] (commande DEFI_GROUP).

♦    RAYON = rayon

Rayon du cône.

♦    LONGUEUR = longueur

Longueur du cône, au sens abscisse curviligne sur le câble. On définit le cône comme une succession de cylindre en s’arrêtant lorsque la longueur totale des cylindres est égale au paramètre longueur.

♦    PRESENT = l_pre

Cette liste doit comporter 2 arguments, ni plus ni moins, et doit être ordonnée en regard de la liste des nœuds définissant les ancrages (opérande GROUP_NO_ANCRAGE ci-dessus).

Les seuls arguments valides sont ‘OUI’ ou ‘NON’; ils permettent de définir le cône sur les deux ancrages (PRESENT=(‘OUI’,‘OUI’,)), sur le premier ancrage (PRESENT=(‘OUI’,‘NON’,)) ou sur le deuxième ancrage (PRESENT=(‘NON’,‘OUI’,)). A noter que si plusieurs câbles sont définis dans DEFI_CABLE alors le premier argument de PRESENT s’applique à tous les premiers nœuds qui définissent les ancrages. Idem pour le deuxième argument.

2.14. Opérande TITRE#

◊    TITRE = l_titr

Liste d’arguments de type texte définissant un titre attaché au concept [cabl_precont].