Stabilité des Profilés en acier Reconstitués en I par Soudage

Stability of welded I-section steel members

• Auteur / Autrice : Maxime Lebastard
• Direction : Mohammed Hjiaj, Maël Couchaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Civil
• Date : Soutenance le 29/11/2022
• Etablissement(s) : Rennes, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'ingénieur (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Organisation : Centre technique industriel de la construction métallique (France)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie civil et génie mécanique (LGCGM)
• Jury : Président / Présidente : Abdelhamid Bouchaïr
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohammed Hjiaj, Maël Couchaux, Abdelhamid Bouchaïr, Nicolas Boissonnade, Jean-Pierre Jaspart, Luís Simões da Silva, Laurence Davaine
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Nicolas Boissonnade, Jean-Pierre Jaspart

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation des données (informatique)

Poteaux métalliques

Déformations (mécanique)

Contraintes résiduelles

Mots clés libres

Profilés Reconstitués par Soudage

Instabilités élastiques

Contraintes résiduelles

Résistance aux instabilités

Welded members

Elastic buckling

Residual stresses

Buckling resistance

Résumé

Les Profilés en acier Reconstitués par Soudage (PRS) sont d’usage courant pour la construction de portiques de bâtiments. Etant généralement comprimés et/ou fléchis, ceux-ci sont sujets aux instabilités (flambement, déversement). Le présent travail est divisé en deux Parties, la Partie I concernant l’étude des instabilités élastiques. Des modèles analytiques sont recommandés au Chapitre II pour déterminer le moment critique de déversement d’une poutre avec ou sans déformation de l’âme à partir de formulations existantes. Le déversement de poutres avec maintiens au gauchissement à leurs extrémités est étudié au Chapitre III. Un modèle analytique est développé permettant de calculer leurs moments critiques. La Partie II traite des instabilités élasto-plastiques, les méthodes de calcul actuelles étant rappelées au Chapitre IV. Les contraintes résiduelles sont étudiées au Chapitre V où l’impact de l’oxycoupage est noté. Un nouveau modèle est proposé pour les PRS à semelles oxycoupées. Le modèle est basé, avec quatre essais au déversement décrits au Chapitre VI, sur les résultats d’une campagne expérimentale. Les résultats de ces essais permettent la validation du modèle numérique décrit au Chapitre VII. Les résultats numériques montrent une influence du mode de fabrication des semelles. Une étude paramétrique est menée dont les résultats sont exploités au Chapitre VIII pour adapter les méthodes de calcul aux PRS à semelles oxycoupées.

Welded I-section members are of common use in steel structures where they are employed as columns and beams. Consequently, such members are subjected to compression force and/or bending moment and may therefore fail owing to out-of-plane buckling. The present work is organized in two Parts. Elastic buckling is investigated in Part I where lateral-torsional buckling (LTB) with or without web distortion is studied. Analytical expressions are recommended in Chapter II to compute the elastic critical bending moments for both buckling modes based on existing formulations. Chapter III focuses on the elastic LTB of beams with warping restraints at both ends. The derivation of an analytical model yields propositions for the critical bending moment. Elasto-plastic buckling is studied in Part II. After a review of design rules in Chapter IV, the distribution of residual stresses in welded members is investigated in Chapter V. An influence of the flange fabrication process is noticed and a new model is proposed for members with flame-cut flanges. This model is based on the results of an experimental programme that also included four LTB tests described in Chapter VI. Test results are used to validate the numerical model developed in Chapter VII. Numerical results highlighting a clear influence of the flange fabrication process on the buckling resistance, a parametric study is led. The results are used to propose adaptations of the Eurocode 3 rules for welded members with flame-cut flanges in Chapter VIII.