Influence des raidisseurs sur le comportement local d'assemblages de grandes dimensions dans les structures en acier - Université Clermont Auvergne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Influence of stiffeners on the local behavior of large-dimension connections in steel structures

Influence des raidisseurs sur le comportement local d'assemblages de grandes dimensions dans les structures en acier

Sabra Bougoffa
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1143665
  • IdRef : 26305022X

Résumé

The work presented in this thesis focuses on the behaviour of compressed stiffeners in steel connections with large dimensions. It is based on three main parts. The first part, based on experimental study, describes two test campaigns carried out at the platform MSGC (Institut Pascal, Polytech Clermont, Université Clermont Auvergne). The two test campaigns concern unstiffened and stiffened panels of different configurations. These panels represent the compressed part of a beam-to-column connection. In total, six configurations of stiffeners were tested: single sided and double sided, over the full height of the web panel and partial length, welded or not to the flanges. The purpose of these tests is to characterize the behaviour of each profile, stiffened or not, and to evaluate its resistance. The tests results allowed to observe the behaviour of each profile, stiffened or not, subjected to compression and to evaluate the influence of some geometrical parameters, such as the stiffener configuration and the profile slenderness, on the global resistance of the stiffened panels. The second part is devoted to the development of a non-linear finite element model built with the Cast3m software using DKT shell elements. This choice is justified by the simplicity of the model in coherence with the available hardware. The numerical model allowed to represent the real behaviour of the stiffened and unstiffened panels until the failure using a load with displacement control. This non-linear calculation takes into account geometric and material non-linearities. The validation of the numerical model is carried out by comparison with the experimental results. Indeed, this model confirmed the experimental observations concerning the behaviour of the fully and partially stiffened profiles. It is thus used to explain some experimental results and to carry out parametric studies to extend the observations to slender profiles. Also, to target engineering applications, the numerical model is used to evaluate analytical formulas given by Eurocode 3. In the third part, after the analysis of the behaviour of each configuration of stiffeners, a calculation approach of the ultimate load of stiffened profiles, based on the experimental and numerical observations, is proposed. A critical view is taken on the design formulas given by Eurocode for unstiffened and stiffened panels. The limits of the application intervals are discussed mainly for unstiffened panels. For the stiffened panels, the failure mode is controlled by the behaviour of the transverse stiffener.
Le travail présenté dans ce mémoire porte sur le comportement des raidisseurs comprimés dans les assemblages métalliques de grandes dimensions. Il comporte trois parties principales. La première partie, à caractère expérimental, décrit deux campagnes d’essais réalisées au sein de la plateforme MSGC (Institut Pascal, Polytech Clermont, Université Clermont Auvergne). Les deux campagnes d’essais concernent des profilés non raidis et raidis par des raidisseurs de différentes configurations. Ces profilés représentent la partie comprimée d’un assemblage. Au total, six configurations de raidisseurs ont été testées, des raidisseurs doubles et simples sur toute la hauteur de l’âme du profilé et des raidisseur partiels, soudés ou non à une seule semelle ou les deux. Le but de ces essais est de caractériser le comportement de chaque profilé raidi ou non et d’évaluer sa résistance globale. Les résultats des essais ont permis d’observer le comportement de chaque profilé raidi ou non soumis à la compression et d’évaluer l’influence de certains paramètres géométriques, tels que la configuration du raidisseur et l’élancement du profilé, sur la résistance globale d’un profilé raidi. La deuxième partie est consacrée au développement d’un modèle éléments finis non linéaire, construit à l’aide du logiciel Cast3m avec des éléments coques DKT. Ce choix est justifié par la simplicité du modèle en cohérence avec les moyens de calcul disponibles. Le modèle numérique a permis de suivre le comportement réel des profilés raidis ou non jusqu’à la ruine en adoptant un calcul en déplacement imposé. Il s’agit d’un calcul non linéaire qui tient compte des non linéarités géométriques et matérielles. La validation de ce modèle numérique est effectuée à travers la comparaison avec la base des résultats issus de l’expérience. En effet, ce modèle a confirmé les observations expérimentales concernant le comportement des profilés à parois raidies partiellement ou totalement. Il a permis ainsi d’expliquer certains résultats expérimentaux et d’effectuer des études paramétriques pour élargir les domaines d’observation des profilés élancés. Aussi, pour cibler des applications en ingénierie, le modèle numérique est utilisé pour évaluer certaines formules de calcul données par l’Eurocode 3. Dans la troisième partie, après l’analyse du comportement de chaque configuration de raidisseur, une démarche de calcul de la charge de ruine des profilés raidis, appuyée sur les observations expérimentales et numériques, est proposée. Un regard critique est mené sur les propositions de calcul de résistance données par l’Eurocode en considérant des parois raidies ou non raidies transversalement. Les limites des intervalles d’applications sont discutées notamment pour les parois non raidies. Pour les parois raidies, le mode de ruine est piloté par le comportement du raidisseur.
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2021UCFAC094_BOUGOFFA.pdf (7.37 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03699581 , version 1 (20-06-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03699581 , version 1

Citer

Sabra Bougoffa. Influence des raidisseurs sur le comportement local d'assemblages de grandes dimensions dans les structures en acier. Génie civil. Université Clermont Auvergne; Université de Tunis El Manar, 2021. Français. ⟨NNT : 2021UCFAC094⟩. ⟨tel-03699581⟩
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