COMPORTEMENT MECANIQUE DES RAIDISSEURS DANS LES ASSEMBLAGES DES STRUCTURES METALLIQUES

Abstract

Résumé Dans les structures métalliques, les éléments de l'ossature (poteaux, poutres...) sont liés à l'aide d’assemblages soudés ou boulonnés. Les assemblages constituent généralement des points singuliers dans les structures à cause des discontinuités de transfert des efforts entre éléments. Dans le cadre de la présente thèse, les assemblages métalliques de type poteau-poutre boulonnés par platine d'about sont étudiés. Le travail de cette recherche porte sur le comportement mécanique des raidisseurs dans les assemblages des structures métalliques. La présence des raidisseurs de platine d'about modifie la rigidité globale de l'assemblage ainsi que son mode de ruine. Un bilan des approches dédiées aux études des assemblages métalliques boulonnés disponibles dans la littérature est présenté. Il concerne les approches analytiques, numériques et expérimentales. La première partie du travail de la thèse concerne l’analyse par éléments finis à l'aide du logiciel ANSYS d'un tronçon en té qui est considéré comme composante principale de la zone tendue d'un assemblage boulonné. L'étude porte sur deux séries de tronçons en té disponibles dans la bibliographie avec et sans raidisseurs. Le modèle développé qui tient compte des non-linéarités matérielles et géométriques est validé sur la base des résultats expérimentaux pour les deux séries. De plus, les résultats numériques sont confrontés aux formules analytiques de l’Eurocode 3. Une étude paramétrique est menée pour évaluer les effets de certains paramètres sur le comportement global des tronçons en té tels que la précontrainte et la position du boulon ainsi que l’épaisseur de la semelle. Un regard particulier est porté sur l'influence du raidisseur sur la résistance, la rigidité et les modes de ruines. La deuxième partie est consacrée au développement d'un modèle numérique tridimensionnel non linéaire d'une série d'assemblages boulonnés avec platine d'about en présence des raidisseurs. Le modèle permet de représenter le comportement réel des assemblages en tenant en compte des non-linéarités matérielles et géométriques (contact, plasticité, grands déplacements) ainsi que de la précontrainte et des instabilités. Le modèle numérique est validé par des résultats expérimentaux issus de la littérature. La comparaison des résultats est effectuée sur la base des lois de comportement force-déplacement et moment-rotation ainsi que des modes de ruines. Après validation du modèle, il est utilisé pour analyser les efforts internes agissants dans l'assemblage qui sont peu abordés dans les travaux existants. Ceci concerne notamment les efforts dans les boulons y compris la précontrainte, les efforts de levier en zone tendue de l'assemblage ainsi que l’effort de compression entre la platine d’about et la semelle du poteau. Une étude paramétrique est également menée pour mettre en évidence l'influence d'un certain nombre de paramètres en particulier ceux des géométries des raidisseurs de platine d'about dans la zone tendue et comprimée de l'assemblage.