Bien que moins utilisé que l'acier au carbone, l'acier inoxydable est de plus en plus utilisé en raison de sa grande résistance à la corrosion et au feu, sa ductilité, son esthétisme ainsi que sa facilité de maintenance. Contrairement à l'acier standard qui présente une loi de matériau élastique avec un pallier plastique, l'acier inoxydable se déforme de manière non-linéaire avec une grande réserve d'écrouissage. Ceci est suffisant pour invalider les règles de dimensionnement classiques utilisées pour la construction en acier. Il est donc question de proposer une approche différente des méthodes existantes permettant de prédire la capacité de sections ouvertes en acier inoxydable. Ces développements se font dans le contexte de l'émergence de l'Overall Interaction Concept (O.I.C.), méthode de dimensionnement innovante et moderne pour les pièces en acier récemment développée, qui est étendue aux spécificités des pièces en inox. Afin de proposer des équations de dimensionnement, un modèle numérique adapté à ce matériau a été développé et validé. Le modèle a ensuite été utilisé afin de mener des simulations numériques par éléments finis permettant de considérer de nombreuses nuances d'acier inoxydable, de cas de chargement et de géométries. Ces résultats ont ensuite pu être utilisés afin de proposer une approche à deux niveaux pour les cas de chargement simple, c'est-à-dire une approche basée sur les déformations pour les sections compactes, ainsi qu'une approche basée sur des courbes de voilement de type « Ayrton-Perry » pour les sections plus élancées. Une équation d'interaction a de plus été calibrée pour les cas de chargement combiné. Les nouvelles formules de dimensionnement sont économiques, simples et sécuritaires et constituent une amélioration par rapport à la performance des approches existantes. Ces travaux vont permettre aux ingénieurs praticiens de pouvoir mieux appréhender ce matériau pour la construction, et de satisfaire aux exigences économiques de leurs conceptions. / Although less frequently used than carbon steel, stainless steel is increasingly used in structural applications due to its high resistance to corrosion and fire, ductility, aesthetics and ease of maintenance. Unlike carbon steel which presents an elastic material law with a plastic plateau, stainless steel strains non-linearly with a large strain hardening reserve. This is sufficient to invalidate the classical design rules used for steel construction. It is therefore a question of proposing a different approach from existing methods in order to predict the capacity of open stainless steel cross-sections. These developments are taking place in the context of emergence of the Overall Interaction Concept (O.I.C.), an innovative and modern design method for steel elements and sections recently developed, which will be extended to the specificities of stainless steel cross-sections. In order to propose design equations, a numerical model adapted to this material was developed and validated. The model was then used in order to perform numerical finite element simulations allowing to consider many stainless steel grades, load cases and geometries. These results could then be used in order to propose a two-level approach for the simple load cases: an approach based on strains for compact sections, and an approach based on classical buckling curves for more slender sections. In addition, an interaction equation was calibrated for combined load cases. The new design formulas are economical, simple and safe and are an improvement over the performance of existing approaches. This work will allow practicing engineers to better understand this material for construction, and to meet the economic requirements of their designs.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/100327 |
| Date | 13 December 2023 |
| Creators | Gagné, Anne-Sophie |
| Contributors | Boissonnade, Nicolas, Tremblay, Robert |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Mémoire de maîtrise |
| Format | 1 ressource en ligne (xviii, 184 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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