La capacité résistante des sections en I en acier laminées à chaud et soudées est étudiée en profondeur dans cette thèse. La résistance en section influencée par le voilement local ainsi que la résistance d'une barre soumise au flambement sont étudiées. Les normes de dimensionnement actuelles reposent sur le principe de classification des sections et la méthode des largeurs efficaces (E.W.M.), ce qui peut conduire à des prédictions de résistance discontinues et des calculs longs et fastidieux, en particulier dans le cas de sections ouvertes non-symétriques ou soumises à des cas de chargement combinés. En raison de ces lacunes, une méthode de conception plus économique et plus simple, l'Overall Interaction Concept (O.I.C.), a été développé. L'O.I.C., qui repose sur l'interaction résistance-instabilité bien connue avec une définition de l'élancement relatif généralisé, abandonne le concept de classification des sections et l'E.W.M., et traite toutes les géométries de section de manière similaire, pour les sections et les membres, et pour des cas de charge simples ou combinés. Compte tenu de ces avantages, le domaine d'application de l'O.I.C. est ici étendu à la conception de profilés en I en acier laminés à chaud et soudés. L'O.I.C. est élargi au Chapitre 1 pour la conception de profilés en I laminés à chaud et soudés dans des situations de chargement combinées ; Le Chapitre 2 se concentre sur la conception de sections en I mono-symétriques sous des cas de charge simples, et le Chapitre 3 traite de l'application de l'O.I.C. au cas des éléments comprimés influencés par les instabilités couplées locales-globales. Dans chaque chapitre, les détails des modèles numériques ainsi que les résultats de validation sont fournis. Des études paramétriques numériques approfondies par le biais de modèles d'éléments finis validés vis-à-vis de résultats expérimentaux sont menées pour étudier l'influence de différentes nuances d'acier, formes de section et divers cas de charge sur la résistance ultime. Sur la base des résultats des éléments finis, des expressions de conception basées sur l'O.I.C. sont proposées. Les prédictions de résistance de l'Eurocode 3, des normes américaines et de la proposition O.I.C. sont comparés aux résultats numériques de référence. Dans l'ensemble, il est démontré que l'O.I.C. délivre des résistances continues et beaucoup plus précises que celles prédites par les normes existantes. Les propositions faites ici serviront de base au développement d'une approche O.I.C plus générale, pour d'autres formes de sections transversales et divers procédés de fabrication. / The resistance capacity of hot-rolled and welded steel I-sections are deeply investigated in this thesis. Both cross-section resistance influenced by local buckling and member resistance influenced by global buckling are considered. Current code-oriented design relies on the traditional cross-section classification system and the Effective Width Method (E.W.M.), which may result in discontinuous resistance predictions and lead to long and tedious design calculation processes, especially when it comes to non-doubly symmetric open sections or to combined loading cases. Due to these shortcomings, a more economic and simple design method, the Overall Interaction Concept (O.I.C.), was developed. The O.I.C., which is based on the well-established resistance-instability interaction with a definition of generalised relative slenderness, abandons the cross-section classification concept and the E.W.M. and deals with all cross-section shapes in a similar way for both sections and members, under simple or combined loading cases. Considering these advantages, an extension of its application scope is expected. The range of application of the O.I.C. in this thesis is extended to cover the design of hot-rolled and welded steel I-sections. The O.I.C. is developed in Chapter 1 for the design of hot-rolled and welded I-sections under combined loading situations; Chapter 2 focuses on an O.I.C.-based design of mono-symmetric I-sections under simple load cases and Chapter 3 discusses the application of the O.I.C. to the resistance of compression members as influenced by local-global coupled instabilities. In each chapter, the details of numerical models as well as validation results are provided. Extensive numerical parametric studies through test-validated finite element models are carried out to investigate the influence of different steel grades, section shapes and various load cases on ultimate resistance. Based on the finite element results, O.I.C. design expressions are proposed. Resistance predictions from Eurocode 3, the American Standards and the proposed O.I.C. approach are compared to the reference numerical results. Overall, it is evidenced that the proposed O.I.C. approach provides more continuous and significantly more accurate resistance predictions than existing design standards. The proposals from this research shall serve as a basis for the derivation of a more general O.I.C. approach to other cross-section shapes and manufacturing processes.

La capacité résistante des sections en I en acier laminées à chaud et soudées est étudiée en profondeur dans cette thèse. La résistance en section influencée par le voilement local ainsi que la résistance d'une barre soumise au flambement sont étudiées. Les normes de dimensionnement actuelles reposent sur le principe de classification des sections et la méthode des largeurs efficaces (E.W.M.), ce qui peut conduire à des prédictions de résistance discontinues et des calculs longs et fastidieux, en particulier dans le cas de sections ouvertes non-symétriques ou soumises à des cas de chargement combinés. En raison de ces lacunes, une méthode de conception plus économique et plus simple, l'Overall Interaction Concept (O.I.C.), a été développé. L'O.I.C., qui repose sur l'interaction résistance-instabilité bien connue avec une définition de l'élancement relatif généralisé, abandonne le concept de classification des sections et l'E.W.M., et traite toutes les géométries de section de manière similaire, pour les sections et les membres, et pour des cas de charge simples ou combinés. Compte tenu de ces avantages, le domaine d'application de l'O.I.C. est ici étendu à la conception de profilés en I en acier laminés à chaud et soudés. L'O.I.C. est élargi au Chapitre 1 pour la conception de profilés en I laminés à chaud et soudés dans des situations de chargement combinées ; Le Chapitre 2 se concentre sur la conception de sections en I mono-symétriques sous des cas de charge simples, et le Chapitre 3 traite de l'application de l'O.I.C. au cas des éléments comprimés influencés par les instabilités couplées locales-globales. Dans chaque chapitre, les détails des modèles numériques ainsi que les résultats de validation sont fournis. Des études paramétriques numériques approfondies par le biais de modèles d'éléments finis validés vis-à-vis de résultats expérimentaux sont menées pour étudier l'influence de différentes nuances d'acier, formes de section et divers cas de charge sur la résistance ultime. Sur la base des résultats des éléments finis, des expressions de conception basées sur l'O.I.C. sont proposées. Les prédictions de résistance de l'Eurocode 3, des normes américaines et de la proposition O.I.C. sont comparés aux résultats numériques de référence. Dans l'ensemble, il est démontré que l'O.I.C. délivre des résistances continues et beaucoup plus précises que celles prédites par les normes existantes. Les propositions faites ici serviront de base au développement d'une approche O.I.C plus générale, pour d'autres formes de sections transversales et divers procédés de fabrication. / The resistance capacity of hot-rolled and welded steel I-sections are deeply investigated in this thesis. Both cross-section resistance influenced by local buckling and member resistance influenced by global buckling are considered. Current code-oriented design relies on the traditional cross-section classification system and the Effective Width Method (E.W.M.), which may result in discontinuous resistance predictions and lead to long and tedious design calculation processes, especially when it comes to non-doubly symmetric open sections or to combined loading cases. Due to these shortcomings, a more economic and simple design method, the Overall Interaction Concept (O.I.C.), was developed. The O.I.C., which is based on the well-established resistance-instability interaction with a definition of generalised relative slenderness, abandons the cross-section classification concept and the E.W.M. and deals with all cross-section shapes in a similar way for both sections and members, under simple or combined loading cases. Considering these advantages, an extension of its application scope is expected. The range of application of the O.I.C. in this thesis is extended to cover the design of hot-rolled and welded steel I-sections. The O.I.C. is developed in Chapter 1 for the design of hot-rolled and welded I-sections under combined loading situations; Chapter 2 focuses on an O.I.C.-based design of mono-symmetric I-sections under simple load cases and Chapter 3 discusses the application of the O.I.C. to the resistance of compression members as influenced by local-global coupled instabilities. In each chapter, the details of numerical models as well as validation results are provided. Extensive numerical parametric studies through test-validated finite element models are carried out to investigate the influence of different steel grades, section shapes and various load cases on ultimate resistance. Based on the finite element results, O.I.C. design expressions are proposed. Resistance predictions from Eurocode 3, the American Standards and the proposed O.I.C. approach are compared to the reference numerical results. Overall, it is evidenced that the proposed O.I.C. approach provides more continuous and significantly more accurate resistance predictions than existing design standards. The proposals from this research shall serve as a basis for the derivation of a more general O.I.C. approach to other cross-section shapes and manufacturing processes.

La conception des profilés en acier est généralement influencée par l’apparition d’instabilités au niveau local et global de l’élément. Le voilement, le flambement, le déversement ont été source de nombreuses recherches dans le but d’optimiser les coûts des constructions en acier. Une estimation plus précise des charges de ruines réelles devrait permettre des gains, en pratique, de par l’allègement de structures typiquement conçues de façon excessivement sécuritaires. En effet, les règles de conception, proposées par les normes, mènent à une estimation des résistances locales et globales des profilés en I et en H, dont la précision peut être améliorée, et certains chercheurs ont ainsi orienté leur travail vers une optimisation de ces règles. Dans ce contexte, l’O.I.C. (Overall Interaction Concept) qui a été développé dans un premier temps pour les sections tubulaires en acier, permet la conception de tous types de géométries de sections, et cas de chargement, d’une manière simple et efficace. Les formules de résistances ont été développées à partir de résultats expérimentaux et numériques, ceux-ci permettant de prendre en compte, de manière continue, l’interaction entre résistance et instabilité. Cette thèse s’inscrit dans la démarche de l’O.I.C., de par le développement de formules de conception pour les sections en I et en H. Suite à une étude numérique réalisée à partir d’un modèle aux éléments finis, dont la précision a été préalablement vérifiée, des schémas de contraintes résiduelles et imperfections géométriques ont pu être recommandés, afin de garantir l’obtention de résistances fiables. Des études paramétriques furent menées sur des éléments courts, soumis à des cas de chargement simples, telles que la compression pure, la flexion d’axe fort, et la flexion d’axe faible, ainsi que des cas de chargements combinés. Des formulations prédisant la résistance, dans un format O.I.C., ont été ensuite proposées. Davantage d’analyses numériques ont été réalisées afin d’étudier la réponse globale des poutres en I et en H, sujettes au phénomène de déversement, et une équation prédisant leur résistance a été développée. Les formulations proposées ont montré une meilleure fiabilité que celle obtenue selon les directives de l’Eurocode, tout particulièrement dans le cas des sections élancées de classe 4, dont les règles de conception préconisées présentent un manque de précision important. La formulation développée selon l’O.I.C., dans le cas des chargements combinés, bien que d’apparence complexe, permet d’obtenir une estimation de la capacité locale de façon très précise, là où la norme a montré d’importantes lacunes. La performance de la formulation a été préférée à la simplicité, pour assurer son apport vis-à-vis de la précision des normes actuelles. C’est pourquoi ce travail doit être considéré comme une première étape vers une formulation complète de conception des poutres en I et en H, et de futurs travaux pourraient s’intéresser à leur simplification. / Design of steel profiles is generally ruled by the occurrence of local and global instabilities which havebeen of major interest for many years now to reduce costs within steel applications. Closer estimate of actual ultimate strengths shall allow for some savings in practice since some structures typically designed through conservative rules provided by standards such as the Eurocode shall be lightened. The designguide lines currently suggested in codes to predict local and global strengths of I and H-shapes are broadly known to exhibit some conservatism and researchers have been directing their efforts towards an optimisation of such design. Accordingly, the O.I.C. (Overall Interaction Concept) which was first developed for tubular sections,provides a general approach for steel design with a common and straightforward formulation for all load cases and cross-section’s geometries. O.I.C. design equations are derived based on strengths mostly achieved by means of full non-linear analyses since F.E. simulations can provide accurate predictions of actual ultimate strengths and continuously account for the Resistance – Instability interaction. Through the present thesis, design formulae for I and H-shapes were developed as part of the development of the O.I.C. Subsequently to an extensive numerical study through a F.E. model whose reliability was first established by means of comparisons with tests data, reasonable local geometrical imperfections as well as appropriate residual stresses patterns were chosen so that reliable ultimate strengths could be reached with the F.E.models. Then, parametric studies were carried out on short members subject to simple load cases such assimple axial force, major-axis bending or minor-axis bending and combined loadings. Observations on local strengths tendencies allowed the determination of key parameters so that O.I.C. based design proposals predicting the local strengths of hot-rolled and welded I and H-sections could be established. Numerical investigations then focused on the member strength of I and H-sections prone to suffer fromLateral Torsional Buckling so that an accurate design proposal including local/global coupling effects waseventually derived. Accuracy showed great benefits from these O.I.C. based design proposals compared to Eurocode rules,especially for slender sections. The design for which coherence and accuracy was preferred to simplicity has shown drastic efficiency for simple and combined load cases. Owing to the complex strength tendencies observed for sections subject to combined loadings, no consequent simplification of theproposals could be achieved without losing the benefits in accuracy compared to the Eurocode one. This work shall be considered as a first step towards a more coherent and accurate design for steel I andH-sections since further work may be needed towards a simplification of such proposal

Ce mémoire présente la recherche effectuée concernant le développement d'une nouvelle méthode de dimensionnement spécifiquement dédiée aux sections en acier en I très élancées par l'entremise de l'Overall Interaction Concept (O.I.C.). Le comportement en section est défini par deux comportements extrêmes, soit la résistance et l'instabilité pure. Les méthodes de calculs couramment utilisées dans les normes nécessitent d'abord de classer la section pour ensuite calculer les propriétés de la section efficace. Ces méthodes comportent quelques incohérences ainsi qu'un manque de précision. Une nouvelle méthode de dimensionnement qui considère la section entière - qui ne requiert donc plus de calculer les propriétés efficaces - et l'interaction entre les plaques peut et doit être développée. La considération des imperfections tant géométriques que matériels permet d'atteindre une plus grande précision, et l'utilisation d'outils numériques performants permet également d'augmenter l'efficacité des calculs. L'Overall Interaction Concept permet de calculer rapidement la résistance en section en fonction de l'élancement relatif généralisée, au moyen de courbes d'interaction. L'objectif principal de cette maîtrise est donc d'adapter l'O.I.C. aux sections ouvertes en I très élancées, comme celles utilisées dans le domaine des ponts, soumises à des cas de chargement simples (compression pure ou flexion d'axe fort seulement). Un modèle numérique a d'abord été développé en réalisant entre autres une étude de densité de maillage et des études sur les imperfections géométriques et matérielles à utiliser. Cette dernière étude doit être fait minutieusement et les choix effectués doivent être justifiés convenablement puisqu'aucune donnée expérimentale n'est disponible pour calibrer le modèle. Une fois le modèle fiable développé, une campagne numérique comptabilisant plus de 3500 simulations a été faite, permettant ainsi d'analyser l'effet de certains paramètres sur la résistance en section. Sur la base de ces simulations numériques, une proposition de méthode de dimensionnement a été faite en fonction des paramètres déterminants, c'est-à-dire le choix des contraintes résiduelles, du type de chargement et des propriétés géométriques géométrique de la section par l'entremise du paramètre μ. La formulation d'Ayrton-Perry a été adaptée pour définir les courbes d'interaction servant à prédire la résistance. En parallèle au développement de la méthode, des études ont été effectuées pour comparer les résultats obtenus pour la résistance en section selon les normes canadiennes, américaines et européennes avec les résultats obtenus numériquement. Ainsi, il a été possible d'observer la capacité d'amélioration des méthodes couramment utilisées tant en termes de précision que de simplicité. / This dissertation presents research developments related to the design of very slender open steel sections through the Overall Interaction Concept (O.I.C.). The cross-sectional behaviour is defined by two extreme, ideal behaviours: pure resistance and pure instability. Methods used in the current standards need to classify the section, and, in the case of bridge sections, to calculate effective properties. This method presents some inconsistencies, as well as accuracy issues. A new design approach considering the whole section - and by that interaction between plates - was developed. By including the geometrical and material imperfections, more accuracy can be reached, and using numerical tools can increase the efficiency as well. The Overall Interaction Concept allows to calculate fast the resistance of a cross-section by using a generalized relative slenderness, so-called interaction curves. The main aim of this master is to adapt the O.I.C. to very slender open I-sections subjected to simple load cases (major-axis bending moment and pure compression). A numerical model has been developed by carry out mesh density study, and imperfections studies. This part had to be carefully detailed and assessed since no experimental data can be available to calibrate the numerical models. Once a reliable model was settled, a numerical campaign of more than 3500 simulations has been undertaken, allowing to analyse the effects of many key parameters. Based on these numerical simulations, design proposals were made as based on the identified governing parameters, i.e. the residual stresses pattern, load case and geometrical properties by means of newly-proposed parameter μ. An extension of the Ayrton-Perry formulation is finally used to define cross-section interaction curves. Besides, systematic comparison with Canadian, American and European Standards are done with the results from numerical simulations allowing to observe the improvement capacity of the current methods, in terms of accuracy and simplicity.

La recherche et le développement effectué sur les poutrelles en I à base de bois a souvent eu recours aux essais expérimentaux et à des méthodes empiriques. Le panneau OSB (oriented stand board – panneau de lamelles orientées) s’est révélé être adapté lorsqu’il est utilisé comme âme dans ces poutrelles. Cependant, notre compréhension du comportement de cette âme en OSB pourrait être améliorée afin de mieux comprendre le comportement de ces poutrelles et d’en optimiser le design. L’objectif général de cette étude était de développer un modèle numérique permettant de simuler le comportement des poutrelles en I à base de bois afin d’avoir une meilleure compréhension de l’impact des propriétés de l’âme sur l’ensemble du système. Cet objectif a été poursuivi en spécifiant les trois objectifs spécifiques suivants : • Identifier les propriétés mécaniques de l’âme qui devraient être déterminées de manière expérimentale en fonction de leur impact sur la déflection des poutrelles et sur les déplacements relatifs causés par le cisaillement dans l’âme. • Déterminer les propriétés mécaniques requises pour l’âme en OSB, ainsi que leur variabilité, dans le développement d’un modèle numérique simulant les poutrelles en I en flexion. • Déterminer l’impact de la variabilité des propriétés mécaniques de l’âme en OSB sur le comportement en flexion des poutrelles en I. Pour identifier les propriétés mécaniques de l’âme importantes à être déterminées, une étude de sensibilité d’un modèle numérique basé sur la méthode par éléments finis (MEF) a été effectuée. Les propriétés mécaniques de l’âme ont été changées tour à tour dans le modèle, passant de 50% à 200% d’une valeur de référence pour déterminer leur impact sur la déflection de la poutrelle et sur le déplacement relatif en cisaillement dans l’âme. Le modèle s’est révélé être avant tout sensible au module de cisaillement dans le plan du panneau en modifiant la déflection de la poutrelle jusqu’à 23%. Le modèle s’est aussi montré sensible aux modules d’élasticité en tension de l’âme en OSB en directions parallèle et perpendiculaire à la longueur des poutrelles. La déflection de la poutrelle a respectivement été modifiée de 2% et 1% lorsque ces propriétés ont étés modifiées. Pour déterminer les propriétés mécaniques de l’âme en OSB requises et précédemment identifiées comme importantes ou sensibles du modèle pour l’âme en OSB, une méthodologie a été élaborée afin de déterminer les relations qui relient certaines propriétés mécaniques de l’OSB en fonction de la masse volumique de petits échantillons . Des panneaux OSB (n=40) ont d’abord étés scannés par rayons X afin de mesurer la masse volumique et d’en cartographier la variation dans le plan du panneau. Des échantillons ont étés découpés à partir de zones de masse volumique homogène selon trois orientations différentes (parallèle, perpendiculaire et à 45° par rapport à l’axe fort du panneau) afin de mesurer trois propriétés mécaniques requises pour un modèle élastique simulant l’âme en OSB d’une poutrelle en I : Les modules d’élasticité (MOE) parallèle et perpendiculaire à l’axe fort du panneau et le module de cisaillement (G). Étant donnée la faible taille des échantillons, le module de cisaillement à été déterminé suivant une équation de la mécanique des solides en utilisant une combinaison de MOE en tension dans le plan, incluant le MOE à 45°. Les résultats ont montré une forte relation entre la masse volumique de l’OSB et les propriétés mécaniques : les coefficients de détermination (R2) variant de 0,57 à 0,79. Cela a fourni les informations nécessaires pour inclure les propriétés mécaniques de l’OSB en fonction de la masse volumique dans un modèle simulant l’âme des poutrelles en I. Basé sur les équations de régression linéaire entre les propriétés mécaniques et la masse volumique, des augmentations de 207% du MOE en tension dans la direction parallèle, de 187% dans la direction perpendiculaire et de 172% à 45° ont été obtenues en passant de 600 à 900 kg/m3. L’équation utilisée pour déterminer le module de cisaillement s’est révélée juste et fiable. Finalement, pour déterminer l’impact de la variabilité des propriétés mécaniques de l’âme en OSB sur le comportement en flexion des poutrelles en I, plusieurs séries de simulations ont été effectuées. En premier lieu, la flèche et les déplacements relatifs en cisaillement dans l’âme ont été comparés à des résultats de simulation considérant une âme homogène et des résultats d’essais en laboratoire. Les résultats de simulation se sont révélés être près de ceux du laboratoire avec des différences de déflection se situant entre 9 et 24%. Les déplacements relatifs en cisaillement ont cependant été surestimés par le modèle. Les différences étaient potentiellement dues à la variabilité locale de masse volumique et des propriétés physiques et mécaniques l’OSB. Cette variabilité a été spécifiée dans le modèle en se basant sur les relations entre la masse volumique et les propriétés mécaniques de l’OSB préalablement établies. Les résultats de simulation considérant la variabilité des propriétés ont étés comparés avec d’autres considérant l’OSB comme étant homogène. La distribution des déplacements relatifs en cisaillement a été modifiée dans tous les cas et la flèche a en moyenne légèrement augmenté (moins de 1%). En se basant sur la relation entre la masse volumique et les propriétés mécanique des panneaux OSB, l’effet du profil de masse volumique selon l’épaisseur du panneau OSB a été considéré dans la simulation. Une augmentation de la flèche de l’ordre de 1% a été observée ainsi qu’un déplacement latéral de la semelle inférieure lorsque le profil de masse volumique vertical a été pris en compte. Il ressort de cette étude que l’OSB, en tant que matériau, a des propriétés mécaniques grandement variables à une échelle relativement petite. Ces propriétés, dont la plus influente est le module de cisaillement dans le plan du panneau, n’ont cependant pas un impact majeur sur le comportement des poutrelles en I en flexion dans le domaine élastique. / Research and development of wood I-joist design has often relied on laboratory testing and on empirical approach. Oriented strand board (OSB) has been used successfully as web material but its behavior within the I-joist needs to better be defined in order to improve wood I-joist design. The overall objective of this study is to develop a model that would simulate the deflection and shear strain of a wood I-joist in bending and to develop a better understanding of the web properties impact on the overall I-joist bending behavior. This was pursued by specifying three specific objectives: • Identify web mechanical properties that should be determined experimentally due to their impact on I-joist deflection and shear strain. • Determine the OSB web mechanical properties, including their variability, required to develop a finite element model of wood I-joist bending behavior. • Determine the impact of OSB physical and mechanical properties variability on I-joists bending behavior. To determine which OSB properties have higher impact on I-joist shear strain and deflection, a sensitivity study was performed with a finite element method (FEM) based model. The OSB mechanical properties were changed in a numerical model from 50% to 200% of the reference value to determine their impact on web shear strain and I-joist deflection. The model was primarily sensitive to in-plane web shear stiffness, which changed I-joist deflection up to 23%. The model was also sensitive to the web tensile modulus of elasticity parallel and perpendicular to joist length. These properties changed I-joist deflection up to 2% and 1%, respectively. The important or sensitive OSB web mechanical properties were determined by a methodology developed to obtain reliable mechanical properties of I-joists OSB web, including variability. OSB panel samples were scanned by X-rays to measure in-plane density variation. Specimens were cut from pre-defined homogeneous density areas in three different orientations (parallel, perpendicular, and diagonal to the strong axis) to measure three basic elastic properties required for an elastic model of I-joists OSB web: modulus of elasticity (MOE) parallel and perpendicular to the panel’s strong axis and shear modulus (G). Given the required small specimen size, shear modulus was determined using a combination of in-plane tensile MOEs, including MOE at 45 degrees. The results showed a strong relationship between OSB density and small-scale mechanical properties: coefficients of determination (R2) varied between 0.57 and 0.79. This provided information on I-joist OSB web mechanical properties as a function of density for input into a numerical model. Properties showed considerable variability in the 600–900 kg/m3 density range, with a 207% increase in tensile modulus of elasticity in the parallel direction, 187% in the perpendicular direction, and 172% at 45°. The mechanics-based OSB shear modulus equation used proved to be reliable. Finally, to determine the impact of OSB mechanical properties variability on I-joists bending behaviour, a series of simulations were performed. The inclusion OSB web heterogeneous properties over wood I-joist behavior in bending was investigated. The shear strain in the web and the I-joist deflection from full scale experimental results were first compared with model output considering homogeneous OSB web. Results showed a good correlation between simulated and full scale experimental bending test results values with deflection differences ranging from 9 to 24%. However, the model overestimated the shear strain. These differences were potentially due to the OSB local variability of density and mechanical properties. Based on a previously established density/properties relationship and on web OSB in-plane density mapping, OSB property heterogeneity was considered in the model. Simulation results including heterogeneous OSB properties (n=100) were then compared with those considering homogeneous properties (n=100). Shear strain distribution was altered in the web and a small (less than 1%) increase in deflection was observed. Based on density measured across the OSB web thickness and on the established density/properties relationship, simulations were performed to evaluate the effect of the vertical density profile on the simulated I-joist. A 1% deflection increase was observed as well as a lateral displacement of the bottom flange.

Le haut rapport résistance/poids de l’aluminium, son extrudabilité et sa grande résistance à la corrosion rendent ce matériau prometteur dans un système de pont durable et performant où un platelage alvéolé en aluminium repose sur des poutres en acier. Il est avantageux de développer l’action composite entre le platelage et les poutres, mais plusieurs défis entravent l’atteinte de l’action composite, assurée par des assemblages boulonnés antiglissement. Leur conception doit tenir compte de : la corrosion galvanique, du coefficient de frottement de l’interface acier-aluminium, du coefficient de dilatation thermique double de l’aluminium en comparaison avec celui de l’acier et des défis liés à l’installation des connecteurs en cisaillement. Un programme expérimental a été élaboré pour évaluer la performance des connecteurs en cisaillement mécanique ponctuel identifiés. L’alliage d’aluminium 6063-T6, les boulons ASTM F3125 grade A325 et F1852 ainsi que les boulons aveugles Oneside et Ultra-Twist des fabricants Ajax et Huck ont été mis à l’essai. Les essais de glissement à court terme démontrent que le coefficient de frottement et la rigidité de l’assemblage augmentent lorsque l’épaisseur des plaques en aluminium augmente et que, en contact avec de l’aluminium grenaillé, l’acier métallisé offre une meilleure résistance au glissement et une plus grande rigidité que l’acier galvanisé. La relaxation par glissement a causé une diminution systématique et significative de la charge de précontrainte. La charge de précontrainte initiale moyenne de chacun des connecteurs est suffisante, mais celle des boulons aveugles démontre une variabilité élevée. La relaxation s’apparente à celle des assemblages entièrement galvanisés et le resserrage est efficace pour la diminuer. Les cycles de température causent une perte cumulative de la charge de précontrainte et celle-ci est aussi diminuée par une baisse de température. Pour finir, la résistance au glissement estimée après 75 ans et à -47°C est largement supérieure que celle de conception. / Aluminium’s high strength to weight ratio, coupled with its extrudability and high corrosion resistance makes it very promising in a durable and efficient bridge concept, where an aluminium honeycombed-deck rests on steel girders. It is advantageous to develop a composite behavior between the multicellular aluminium deck and the steel girders, but many challenges hinder the composite behavior, developed by slip critical bolted connections. Indeed, the design of such connectors need to take into account: galvanic corrosion, the slip factor at the faying surface between steel and aluminium, the thermal expansion factor of aluminium, which is twice that of steel, and the installation challenges of the shear connectors. An experimental program was drafted to evaluate the performance of the identified shear connectors. The 6063-T6 aluminium alloy, the ASTM F3125 grade A325 and F1852 bolts as well as two blind bolts, Ajax’s Oneside and Huck’s Ultra-Twist, were tested. The short-term slip tests reveal that the slip factor and the joint rigidity increase when thicker aluminium plates are used, and that, in contact with sandblasted aluminium, metallized steel yields a higher slip factor and joint rigidity then hot-dip galvanized steel. Relaxation induced by slip caused a systematic and significant decrease of the bolt preload during slip. The achieved initial bolt preload of the identified shear connectors is appropriate, but the standard deviation of the blind bolts is high. The measured relaxation is similar to that of an all hot-dip galvanized steel joints and retightening the bolts is an efficient method to reduce it. Temperature cycles yield acumulative loss of the bolt preload and a decrease in temperature yields a direct reduction of the bolt preload. Finally, the slip resistance estimated at 75 years and at -47°C is largely superior to the design slip resistance.