Optimisation de la pose de raidisseurs transversaux dans le design de poutres reconstituées par soudage d'un point de vue technique et économique

Abstract

Ce travail porte sur les profilés métalliques reconstitués par soudage (PRS). Contrairement aux éléments laminés à chaud, ces derniers sont constitués de différentes plaques soudées ensemble. Ceci permet de former un profilé aux dimensions voulues. Il est, par conséquent, aisé de réaliser une section idéale pour le cas de charge demandé.

Généralement, ces profilés sont très élancés. En effet, ils sont souvent conçus pour reprendre de grandes portées où l'effort de flexion est prédominant. Cependant, si la portée est grande, l'effort tranchant peut devenir conséquent. L'âme de la poutre risque donc de voiler par cisaillement. Il faut, par conséquent, utiliser des raidisseurs transversaux pour limiter ce risque et accroître la résistance à l'effort tranchant. En revanche, si l'on épaissit l'âme, nous verrons que ce risque d'instabilité est également réduit. Il s'agit donc d'une seconde solution pour augmenter la résistance de l'âme sous cisaillement. L'un des enjeux de ce travail est dès lors de comprendre quand il sera plus avantageux d'épaissir l'âme ou bien d'utiliser des raidisseurs.

Pour ce faire, une méthodologie est développée afin de dimensionner ce type d'élément. Par ailleurs, cette méthode est utilisée pour déterminer les dimensions de section qui permettent de minimiser le coût et/ou le poids d'un PRS. Ainsi, notre étude évaluera l'éventuel placement de raidisseurs afin de minimiser ces deux paramètres. On en tirera des conclusions quant au profilé optimal et à l'éventuel intérêt d'utiliser des raidisseurs.

L'une de ces grandes conclusions sera que l'intérêt des raidisseurs est relativement limité. En effet, réduire le poids et/ou le coût de l'élément revient à maximiser le bras de levier entre les semelles. Ceci permet de réduire leurs sections et ainsi, le poids/coût global de l'élément. Le design optimal possède donc une âme très haute dont l'épaisseur minimale est bornée par les critères de stabilité. Sa résistance à l'effort tranchant est dès lors suffisante pour se priver de l'utilisation de raidisseurs.

A travers, ce travail, nous allons, par conséquent, comprendre comment on peut arriver à une telle conclusion. Nous parcourrons également l'ensemble des critères à respecter pour qu'un PRS soit acceptable selon l'Eurocode.