Contribution à l’étude des assemblages de construction métallique sous charges exceptionnelles

Abstract

Lorsqu’un bâtiment métallique est soumis à des charges exceptionnelles non prévues lors de son dimensionnement, il n’est pas rare de voir se développer des efforts de traction significatifs dans les assemblages initialement calculés pour transmettre des moments de flexion et/ou des efforts tranchants. La capacité des assemblages à reprendre ces efforts complémentaires est souvent ga- rante de la stabilité de l’ensemble du bâtiment soumis à des conditions extrêmes et dont une partie a été détruite par une explosion, un impact,... Cependant, force est de constater que la connaissance de la réponse des assemblages dans ces situations est encore mal maî- trisée. En effet, la méthode de caractérisation de la réponse des plats d’about et semelles de colonne en flexion, actuellement proposée par l’Eurocode, néglige totalement le dévelop- pement possible d’efforts membranaires pouvant apparaître en cas de faible épaisseur des plats assemblés et influençant de façon significative le comportement de ces composantes. Des essais sur des assemblages et tronçons en Té ont été récemment effectués dans le cadre d’un projet européen de recherche afin de mieux comprendre leur comportement sous sollicitations exceptionnelles de traction. La première partie de ce travail est donc consacrée à l’étude de ces essais et à la compa- raison entre les résultats théoriques évalués selon la méthode de l’Eurocode et ceux obtenus expérimentalement à Trento. Des différences importantes dans l’évaluation de la résistance plastique ont été mises en évidence, principalement pour des plats de faibles épaisseurs et de courtes longueurs pour lesquels les valeurs de résistances plastiques calculées étaient trop sécuritaire, ce qui laissait présager la présence d’effets membranaires non pris en compte dans le modèle. Cependant, la deuxième partie du travail, qui est consacrée à l’étude numérique à l’aide du logiciel Finelg, a permis de montrer l’influence des effets membranaires sur le compor- tement post-limite et non sur l’évaluation de la résistance plastique. Ainsi, dans le but d’expliquer les différences observables dans la première partie, d’autres pistes ont dû être suivies, principalement au niveau de l’évaluation des longueurs efficaces et diverses amé- liorations ont été proposées. En ce qui concerne les tronçons courts, une nouvelle longueur efficace a été introduite, elle est fondée sur une combinaison de deux mécanismes plastiques cinématiquement admissibles déjà connus. Pour les tronçons longs, il a été montré qu’un mécanisme intermédiaire, non pris en compte dans la théorie, se produit avant l’atteinte de celui correspondant à la longueur efficace « 4m+1,25e ». Développé selon la méthode de Johansen, ce nouveau mécanisme a permis d’obtenir, pour la zone de transition entre un spécimen court et un long, des résultats prometteurs. Enfin, deux perspectives d’avenir sont proposées. L’une concerne l’application des amé- liorations à un assemblage complet et l’autre à l’étude du comportement post-limite avec prise en compte de l’effet membranaire.