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RDM - Flexion sur encastrement

Posté par
ShowTaKe
30-03-20 à 08:56

Bonjour,

J'aurai besoin d'aide concernant un exercice de flexion avec encastrement. Je n'arrive pas à trouver correctement Ty par rapport à Ay et Mfz par rapport à z pour la question qui est de : déterminer l'abscisse à laquelle les contraintes normales extrémales (minimales et
maximales) de la poutre sont atteintes. Je remercie les personnes qui prendront de leur temps pour m'aider.

L'exercice comprend d'autre question que j'essaierai de traiter au fur et à mesure et avec demande d'aide ou non. Vous trouverez ce que j'ai su réaliser pour le début.

Énoncé:

Soit la structure en béton suivante soumise à une charge répartie verticale p (calculée à l'ELU)entre A et B. La longueur de la poutre vaut L. La section est rectangulaire et a pour largeur b et pour hauteur h.

Question 3. Déterminer l'abscisse à laquelle les contraintes normales extrémales (minimales et maximales) de la poutre sont atteintes.

RDM - Flexion sur encastrement

RDM - Flexion sur encastrement

Posté par
gbm Webmaster
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 09:01

Bonjour ShowTake,

J'ai l'impression qu'il y a une erreur de signe dans ton équation de moment en A /z.

En effet, par défaut, les inconnues Ya, Xa et Ma sont supposées initialement comme orientées correctement dans le repère. C'est une fois qu'on a résolu les équations issues du PFS qu'on en déduit leur signe.

Ici, si je me base sur ton résultat :

équation de moment en A / z :

-pL²/2 - pL²/2 0

Posté par
ShowTaKe
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 09:06

Bonjour et désolé de vous redéranger.
Bizarre   Mais je ne vois pas mon erreur dans mon moment fléchissant ?!
Malheureusement je ne suis toujours peut être pas a l'aise avec le calcul littéral.

Posté par
gbm Webmaster
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 09:17

Attention on n'en est pas au moment fléchissant (on n'a pas encore fait le calcul du torseur de cohésion).

On en est à déterminer les efforts et moment aux appuis (ici l'encastrement en A) :

Equation de la résultante statique /x : Xa = 0

Equation de la résultante statique /y : Ya - pL = 0 <=> Ya = pL

Equation de moment en A /z :

Ma - p.L*L/2 = 0
<=> Ma = +p.L²/2

Ensuite, on peut déterminer le torseur de cohésion au niveau d'une coupure d'abscisse x :

RDM - Flexion sur encastrement

A toi de choisir si tu préfères regarder ce qui se passe à droite de la coupure ou ce qui se passe à gauche (je t'ai représenté les deux situations).

Attention au signe ...

Posté par
ShowTaKe
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 09:32

Je trouve Ty = pL - p.(L-x) et Mfz = -p.(L-x)²/2 + pL².x/2
Est-ce ceci ?

Posté par
gbm Webmaster
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 09:52

Attention, il faut regarder ce qu'il se passe au niveau de la coupure :

Coupure à droite : "+" ce qui est à droite

* Effort tranchant /y : T_y = -p.(L-x)

* Moment fléchissant /z : M_{fz} = -p.(L-x) \times \dfrac{(L-x)}{2} = - \dfrac{p.(L-x)^2}{2}


Autre option => coupure à gauche : "-" ce qui est à gauche

* Effort tranchant /y : T_y = - (p.L - p.x) = -p.(L-x)

* Idem pour le moment fléchissant, tu finiras par retrouver la même valeur, mais un peu plus compliquée de prime abord.

Je te laisse tracer les diagrammes associés.

Posté par
gbm Webmaster
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 10:01

Je t'écris l'équation du moment fléchissant en G /z en regardant à gauche pour t'en convaincre :

M_{fz} = -[\dfrac{p.x^2}{2} -p.L.x + \dfrac{p.L^2}{2}]

Tu devrais aboutir au même résultat qu'en regardant à droite ...

Posté par
ShowTaKe
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 10:10

Le diagramme de Ty n'est pas très utile vu que sa dérivée est égale à p.

Pour Mfz: -p(L-x)²/2
= -p(L²-2Lx+x²)/2
=(-pL²+2pLx-px²)/2

Si on fait sa dérivée on obtient : (2pL-2px)/2 = pL-px

pL-px > 0
pL > px
x < L

Du coup le moment fléchissant serait maximale si pour x = L si j'ai bien compris.

RDM - Flexion sur encastrement

***Image recadrée pour n'avoir le diagramme que sur la longueur de la poutre***

Posté par
ShowTaKe
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 10:11

gbm @ 30-03-2020 à 10:01

Je t'écris l'équation du moment fléchissant en G /z en regardant à gauche pour t'en convaincre :

M_{fz} = -[\dfrac{p.x^2}{2} -p.L.x + \dfrac{p.L^2}{2}]

Tu devrais aboutir au même résultat qu'en regardant à droite ...



Ah oui je vois merci

Posté par
gbm Webmaster
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 11:01

On retombe donc bien sur la même expression du moment fléchissant à gauche ou à droite de la coupure, en faisant attention au signe .

Je suis en phase avec ton tableau de variation de Mfz.

En revanche, ton diagramme ne doit être fait que sur la longueur de la poutre donc entre x = 0 et x = L, pas au-delà !

En x = L => Mfz(L) = 0

En x = 0 => Mfz(0) = -p.L²/2

J'admets que mathématiquement le maximum de la fonction est pour x = L, mais ce n'est pas le cas physiquement !

N'oublie pas qu'on avait vu ensemble que la contrainte normale suivant x n'avait pas le même signe suivant la cote y regardée : compression ou traction.

Ici, à quelle endroit les fibres de la poutre vont-elles être sollicitées ?

En x = L, \sigma _x = - \dfrac{M_{fz}.y}{I(G,\vec{z})} = 0 ~ MPa

Posté par
ShowTaKe
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 11:07

Tout à fait j'ai ensuite continué mon exercice avec le calcul de la contrainte, et le diagramme de contrainte. Mais je remarque que pour x = L la contrainte est nulle.

Du coup les fibres de la poutre vont être sollicités pour x = 0 ?

Posté par
gbm Webmaster
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 11:10

ShowTaKe @ 30-03-2020 à 11:07

Tout à fait j'ai ensuite continué mon exercice avec le calcul de la contrainte, et le diagramme de contrainte. Mais je remarque que pour x = L la contrainte est nulle.
Oui c'est ce que j'ai marqué ci-dessus

Du coup les fibres de la poutre vont être sollicités pour x = 0 ?
Elles vont être sollicitées sur l'ensemble de la poutre pour 0 x < L (cf. ton diagramme).
Mais la sollicitation sera maximale en x = 0


Posté par
ShowTaKe
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 11:25

Mmh d'accord. Du coup pour la question : Calculer les contraintes normales extrémales.  Repérer les zones de compression et de traction.

Sachant que la contrainte est maximale pour x = 0.

J'aurai donc pour contrainte pour y = h/2 et y = -h/2 :
\sigma(0) = -pL²*6y/b*h³

Pour y = h/2

J'obtiens : -pL²*6(h/2)/b*h³
=-3pL²/b*h²

Pour y = -h/2

J'obtiens 3pL²/b*h².

Donc il y aura une compression maximale pour y = -h/2 et une traction maximale pour y = +h/2 ?

Posté par
gbm Webmaster
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 11:33



Ce qui est physiquement cohérent si tu traces la déformée de la poutre selon x (ou fais-le avec une règle en métal pour t'en convaincre) : tu constates que les fibres sont bien "écrasées" (donc comprimées) en y = -h/2 alors qu'elles sont "étirées" (donc tractées) en y = +h/2.

Posté par
ShowTaKe
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 11:34

Woh je suis content de m'amélioré merci à vous Je reviendrai vers vous sur ce sujet pour une  dernière question.

Posté par
gbm Webmaster
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 11:43

J'espère bien et c'est le but de nos échanges .

Pas de soucis

Posté par
ShowTaKe
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 11:59

C'était la question suivante : Question 2. Si p est le poids propre, et γ la masse volumique du béton (prenant en compte le facteur de sécurité à l'ELU), simplifier l'expression des contraintes extrémales.

Du coup il faut que j'intègre 0 à la place de x ?

Mais cela donnera un résultat tout le temps = 0 pour y = h/2 et y = -h/2

RDM - Flexion sur encastrement

Posté par
gbm Webmaster
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 12:31

Etrange, il doit y avoir une erreur quelque part car ça ne doit pas changer les constats fait avant (contrainte max en x = 0 et nulle en x = L) ...

Ils évoquent un facteur de sécurité à l'ELU en revanche il faudrait le prendre en compte (je ne sais pas ce qui t'a été présenté sur le sujet dans ton cours)

Bon appétit

Posté par
gbm Webmaster
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 13:03

Ce schéma devrait te permettre d'y voir plus clair sur la gestion du poids propre de la poutre (ça sent le théorème de Thalès pour déterminer P(x) ...)

RDM - Flexion sur encastrement

Ma question sur le coefficient de sécurité reste d'actualité

Posté par
ShowTaKe
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 13:08

Merci à vous aussi. Je ne vois pas mon erreur, c'est bizarre

Concernant le facteur à l'ELU, il faut ajouter le coefficient de sécurité 1.35*(charge permanente) et 1.5 pour les surcharges d'exploitations d'après ce que dit mon prof, puis recalculer le Mmax de la poutre. Assez difficile à expliquer dans le contexte de l'exercice que j'ai à faire.

Posté par
gbm Webmaster
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 13:12

Ok, ce coefficient est pour surestimer la charge, donc le moment et donc la contrainte.

Je t'ai posté un schéma pour t'aider sur la question 2 (13h03)

Posté par
ShowTaKe
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 13:14

gbm @ 30-03-2020 à 13:12

Ok, ce coefficient est pour surestimer la charge, donc le moment et donc la contrainte.

Je t'ai posté un schéma pour t'aider sur la question 2 (13h03)



Yep je suis dessus

Posté par
ShowTaKe
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 13:23

Je pense avoir trouvé EC ou avoir fait des erreurs. Mais si c'est bon EC, alors il ne me reste plus qu'à faire pythagore ?

RDM - Flexion sur encastrement

Posté par
gbm Webmaster
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 13:26

P(x) = m.g. \dfrac{L-x}{L}

en x = 0, P(0) = m.g

en x = L, P(L) = 0 N

Oui TB !

Il faut donc remplacer la charge répartie uniforme "p" par la nouvelle charge P(x) déterminée :
- dans la formule du moment fléchissant Mfz ;
- puis dans l'expression de la contrainte.

Posté par
ShowTaKe
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 13:41

Re, du coup j'ai tout fait d'un coup.

Pour la contrainte je trouve ceci. Cela vous parait-il cohérent avec vos résultats ?

** image supprimée **

RDM - Flexion sur encastrement

Posté par
ShowTaKe
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 13:42

PS : Ce sont les mêmes copies mais pas dans le même sens pour mieux y voir

Posté par
gbm Webmaster
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 13:52

Question 1 :

* Effort tranchant /y : T_y = -p.(L-x)

* Moment fléchissant /z : M_{fz} = -p.(L-x) \times \dfrac{(L-x)}{2} = - \dfrac{p.(L-x)^2}{2}

Question 2 :

P(x) = m.g. \dfrac{L-x}{L} = [\gamma \times b \times h \times L].g. \times \dfrac{L-x}{L}

donc

M_{fz} = - \dfrac{[\gamma.b.h.L.g. \frac{L-x}{L}].(L-x)^2}{2} = - \dfrac{\gamma.b.h.g.(L-x)^3}{2}

qu'on injecte ensuite dans l'expression :

\sigma _x = - \dfrac{M_{fz}.y}{I(G,\vec{z})}

\Leftrightarrow \sigma _x = -  \dfrac{[- \frac{\gamma.b.h.g.(L-x)^3}{2} ].y}{\frac{b.h^3}{12}}

\Leftrightarrow \sigma _x =  \dfrac{[6 \gamma.g.(L-x)^3 ].y}{h^2}

ça devrait se simplifier et je dois tomber sur la même chose que toi :

-L² + 2L.x - x² = -(L² - 2L.x + x²) = -(L-x)² ...



***Message complété***

Posté par
ShowTaKe
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 14:03

Oui, on tombe sur 6.\gamma.g.y.(L-x)³/h²

Du coup en remplaçant par y par h/2 on obtient :

\sigma = \frac{3\gamma.g.(L-x)}{h}

Et pour y = -h/2 :

\sigma = -\frac{3\gamma .g.(L-x)}{h}

Ensuite j'intègre avec x = 0 et on obtient si y=h/2 :

\sigma = \frac{3\gamma.g.L}{h}

Et si y=-h/2

\sigma = -\frac{3\gamma.g.L}{h}

Mais du coup il nous manque le facteur de sécurité à l'ELU ?

Posté par
gbm Webmaster
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 14:07

ShowTaKe @ 30-03-2020 à 14:03

Oui, on tombe sur 6.\gamma.g.y.(L-x)³/h² Oui TB !

Du coup en remplaçant par y par h/2 on obtient :

\sigma = \frac{3\gamma.g.(L-x)}{h} attention il manque une puissance de 3 pour (L-x)

Et pour y = -h/2 :

\sigma = -\frac{3\gamma .g.(L-x)}{h} idem

Ensuite j'intègre avec x = 0 et on obtient si y=h/2 :

\sigma = \frac{3\gamma.g.L}{h} à reprendre

Et si y=-h/2

\sigma = -\frac{3\gamma.g.L}{h} à reprendre

Mais du coup il nous manque le facteur de sécurité à l'ELU ?

Etant donné que ton cours te proposait de multiplier la charge par le coefficient de sécurité,
cela revient également à multiplier Mfz par ce coefficient
et donc idem pour la contrainte


Posté par
ShowTaKe
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 14:11

Oui j'ai oublié la puissance ³ sur les contraintes et sur (L-x) pour la contrainte.

D'accord pour le facteur à l'ELU. Merci beaucoup pour votre aide

Posté par
gbm Webmaster
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 14:12

Je t'en prie !

Avec ce troisième exercice tu dois devenir une machine de guerre en RDM

Bon après-midi !

Posté par
ShowTaKe
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 14:14

Tellement ahah, j'en mange tous les jours de la RDM. Je vais me calmer un peu dessus, et me concentré sur d'autre matière maintenant ahah. Merci encore ahah et à bientôt

Posté par
gbm Webmaster
re : RDM - Flexion sur encastrement 30-03-20 à 14:15

ça marche, à une prochaine fois !



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