THE IMPACT OF INSTABILITY ON THE CARRYING CAPACITY OF STEEL SLENDER SECTIONS

Abstract

Cette thèse traite de l'impact de l'instabilité sur la capacité portante des sections élancées (classe 4) en utilisant les analyses élastiques et inélastiques. Les profilés en acier peuvent être considérés comme une combinaison d'éléments individuels de plaque reliés entre eux pour former la forme requise. Deux instabilités sont étudiées : le voilement local (LB), le déversement (LTB) et éventuellement leurs interactions. LB influence le comportement des sections élancées en les empêchant d'atteindre leur pleine capacité, diminue considérablement leur capacité de résistance. Alors que LTB balance le comportement global de l'élément d'une flexion initiale dans le plan de forte inertie à la combinaison d'un grand déplacement latéral et d'un angle de torsion avec une défaillance partielle ou totale de l'élément. La classification des profilés en acier dépend du voilement local est présentée selon les dispositions des codes EC3 et AISC. Afin d'accomplir les objectifs de ce travail de recherche, l'auteur a suivi la démarche suivante : Tout d'abord, une revue bibliographique abondante a été faite couvrant les différents phénomènes d'instabilité susceptibles de se produire dans les poutres élancées : LB et LTB avec les recommandations des codes. Le contexte théorique nécessaire à l'analyse avancée de l'approche de la longueur efficace (ELA) avec des applications aux sections élancées considérées dans cette étude. La compréhension essentielle de l'analyse modale des comportements élastiques (modes propres) et inélastiques des sections élancées en acier a également été effectuée. L'étude comparative paramétrique entreprise dans cette enquête considère certains paramètres qui sont censés influencer la résistance à la flexion des sections minces de trois sections S1, S2 et S3. Ces paramètres sont l'élancement (classe) des semelles et les emplacements des charges dans la section transversale. L'étude couvre à la fois le comportement de flambement linéaire élastique et inélastique. Une étude analyti que du flambement élastique selon EC3 de la prédiction de Mcr tenantcompte respectivement des propriétés élastiques et effectives a été réalisée. Une autre analyse de flambement basée sur les modes propres, prenant en compte les mêmes paramètres, est réalisée au moyen d'une modélisation EF à l'aide des logiciels LTBEAM et ABAQUS. Un très bon accord a été trouvé lors de la comparaison des résultats des trois études. Ensuite, une véritable analyse inélastique plus sophistiquée pour décrire le comportement non linéaire des sections élancées a été réalisée à travers des modèles 3D construits dans ABAQUS. L'analyse inélastique a été réalisée à l'aide de l'approche RIKS implantée dans ABAQUS. Les résultats ont montré l'importance particulière de la classe de semelle dans un comportement inélastique de section élancée vis-à-vis du LTB qui est principalement un comportement en flexion. D'après les résultats obtenus, il semble que, dans le domaine élastique, la classe de semelle n'ait pas d'impact significatif sur la résistance générale au LTB des sections élancées. Cependant, en ce qui concerne le comportement inélastique, les sections S1, S2 et S3, bien que toutes les sections soient classées en classe 4, ont montré des comportements différents selon leur classe de semelle dans la prédiction de Pcr et le comportement post-voilement de la section. De meilleures performances ont été trouvées en S1 et moins en S2 et les pires étaient en S3 (l'âme et les semelles étant de classe 4). Les positions de charge appliquée par rapport au centre de torsion ont montré leur importance aussi bien dans les comportements élastiques qu'inélastiques. Notamment, des situations défavorables lorsque la charge est appliquée dans la semelle en compression. Des conclusions très intéressantes ont été tirées de cette étude comparative paramétrique avec quelques suggestions pour des travaux futurs.