Pieds de poteaux par platine d'embase sous sollicitations tridimensionnelles

Column base plates under 3D loading

• Auteur / Autrice : Laura Da silva seco
• Direction : Mohammed Hjiaj
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Civil
• Date : Soutenance le 29/11/2019
• Etablissement(s) : Rennes, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'ingénieur (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Comue : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie civil et génie mécanique (LGCGM)
• Jury : Président / Présidente : Frantisěk Wald
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohammed Hjiaj, Frantisěk Wald, Abdelhamid Bouchaïr, Ana Girao Coelho, Luis Filipe da Costa-Neves, Maël Couchaux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Abdelhamid Bouchaïr

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plaques de fer et d'acier

Moment fléchissant

Ancrage (construction)

Poteaux métalliques

Mots clés libres

Pied de poteau

Platine

Flexion biaxiale

Ancrage

Interaction M-N

Column base plate

Biaxial bending

Anchoring

M-N interaction

Résumé

Les pieds de poteaux ont une influence prépondérante sur la stabilité et la rigidité des charpentes métalliques. Cette thèse porte sur la résistance des pieds de poteaux par platine soumis à un effort normal et un moment bi-axial. Les pieds de poteaux étudiés sont composés d’une platine soudée à l’extrémité du poteau et reliée au bloc béton par 4 tiges. Dans le chapitre II, une étude bibliographique dresse un bilan des modèles permettant de calculer la résistance de ce type d’assemblage ainsi que des résultats d’essais. Le chapitre III est ensuite dédié à la description et l’analyse des résultats d’une campagne d’essais menée sur 9 assemblages soumis à un moment dans le plan, hors plan ou de la flexion bi-axiale. Une attention particulière est accordée à l'influence de l'épaisseur de la platine et de l'orientation du moment. Les résultats sont présentés et discutés afin de mieux comprendre le comportement élastique et plastique. Cette étude est complétée par des analyses par éléments finis dans le chapitre IV validées par confrontation aux résultats d’essais. Une étude paramétrique a ensuite permis d’étendre le domaine d’investigation en ajoutant un effort normal et d’autres configurations géométriques (sections en HEA, IPE, diamètres des tiges d’ancrage). Un modèle analytique, basé sur la méthode des composants de l'Eurocode 3 partie 1-8, est ensuite proposé afin de calculer la résistance des pieds de poteau en flexion uniaxiale (dans le plan et hors plan) et biaxiale. Le caractère conservatif de la méthode est démontré par comparaison aux résultats des essais et des études numériques.

Column bases have a major influence on the stability and stiffness of steel structures. This thesis focuses on the estimation of the resistance of column base plates subjected to a combination of axial force and biaxial bending moment. The investigated connections consist of a steel column welded to a base plate and fixed to the concrete block by means of four anchor bolts. In Chapter II, an extensive literature review is presented, summarizing the existing models for the estimation of the resistance of column base plates as well as the results of previous experimental test campaigns. Chapter III is dedicated to the analysis of the results of a test campaign carried out on 9 column base plates, subjected to in-plane, out-of-plane and bi-axial bending moments. Particular attention is given to the influence of the base plate thickness and orientation of the applied bending moment. Results are presented and discussed, to better understand the elastic and post-limit behaviors. These experimental results are completed with refined numerical simulations presented in Chapter IV. A parametric study is conducted to broaden this investigation, by adding a normal force and other geometrical configurations (column steel profile HEA, IPE, diameter of the anchor bolts). Next, an analytical model is proposed, based on the Component Method in Eurocode 3 Part 1-8, to calculate the resistance of column base plates under uniaxial and biaxial bending moments. The conservative nature of the model is demonstrated by comparing the model predictions against experimental and numerical results.