Strut-and-Tie models for the design of non-flexural elements : computational aided approach

Dans le domaine des structures en Béton Armé (BA) et plus spécifiquement, lors de la conception d'éléments non-flexibles tels que les corbeaux, les poutres bayonets et les poutres profondes, la Méthode Bielle-Tirant (MBT) présente des avantages par rapport aux algorithmes classiques de calcul de ferraillage basé sur l'analyse FE (par exemple Wood-Armor ou Capra-Maury). La Methode Bielle-Tirant reste une alternative adaptée pour la conception de structures en béton présentant un comportement élastique ou plastique dont le cadre d'application est bien défini dans les codes de conception des structures en béton comme les EuroCodes et les spécifications de conception des ponts AASHTO-LRFD. Néanmoins, cette méthode présente l'inconvénient majeur de nécessiter un investissement important en ressources humaines ou en capacité de calcul pour, respectivement, son application manuelle ou une approche automatique par optimisation de topologie.Le document propose une alternative légère, en termes d'itérations requises, à l'automatisation de la MBT, qui part de l'affirmation que les entretoises résultantes et les attaches d'un modèle ST approprié peuvent être distribuées selon la direction des contraintes principales, σ_{III} et σ_{I}, obtenus à partir d'un planaire modèle aux EFWithin the field of Reinforced Concrete (RC) structures and more specifically, at the design of non-flexural elements such as corbels, nibs, and deep beams, the rational procedure of conception and justification referred as Strut-and-Tie Method (STM) has shown some advantages over classical algorithms of reinforcement computation based on FE analysis (eg. Wood-Armer or Capra-Maury). The STM remains a suitable alternative for the design of concrete structures presenting either elastic or plastic behaviour whose application framework is well defined in concrete structures’ design codes like the EuroCodes and the AASHTO-LRFD Bridge Design Specifications. Nevertheless, this method has the main inconvenient of requiring a high amount of resources investment in terms of highly experienced personal or in terms of computational capacity for, respectively, its manual application or an automatic approach through topology optimisation. The document proposes a light alternative, in terms of required iterations, to the automation of the STM, which starts from the statement that the resultant struts and ties of a suitable ST model can be distributed according to the direction of the principal stresses, σ_{III} and σ_{I}, obtained from a planar or a three-dimensional FE mode