Stabilité des colonnes dans les structures métalliques dont les connexions (poteaux-poutres) sont imparfaitement rigides

Abstract

Les joints (jonction poteau-poutre) dans les structures métalliques à multi-étage permettent d’assurer la continuité entre les éléments, tels que les poteaux et les poutres. Ces joints ont une influence sur la stabilité de forme de ces structures. Alors, deux types de joints peuvent se présenter, à savoir le joint infiniment rigides ou parfaitement articulés. Cependant, dans la réalité le comportement de ces joints est semi-rigide. Par conséquent cette semi-rigidité peut conduit à une perte de stabilité (Flambement). Les incendies dans les bâtiments présentent un facteur très favorable pour l’accélération des phénomènes d’instabilité tel que le flambage, la prématuration de ces phénomènes constitue une source de rupture cruciale que les ingénieurs doivent faire face. Le présent travail présente une procédure analytique et numérique pour l'analyse de la stabilité des colonnes dans les structures en acier contreventées en tenant compte de l'effet de flexibilité des joints (assemblage) par l’introduction de facteurs de fixité γ. l’effet de l’incendie est aussi introduit en tenant compte de la dégradation des paramètres mécaniques en fonction de la température conformément aux modèles Eurocode3. Une équation analytique et paramétrique est développée pour la détermination du coefficient K de la longueur effective ; un programme en Fortran est établi pour résoudre l’équation obtenue. La formulation d’un élément fini en plan basé sur la théorie des poutres de type Bernoulli est établi pour calculer la matrice de rigidité [K] et la matrice géométrique [KG] dans le domaine non linaire. Un deuxième programme est implémenté en MATLAB pour calculer les valeurs propres à partir des matrices précédentes pour l’évaluation de la charge critique de flambement. Une validation des développements effectués précédemment est présentée. Les différentes configurations présentées montrent la précision des équations dérivées par rapport aux résultats de la littérature. L’analyse de la stabilité des portiques à température ambiante et à hautes températures a permet la validation de l’élément fini développé. Les résultats obtenus peuvent constituer un outil efficace pour l’étude de la stabilité structurelle des portiques en considérant l’effet de la connexion semi-rigide en situation normale et extrême en présence de l’action du feu.