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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:https://corpus.ulaval.ca:20.500.11794/100843 |
| Date | 19 September 2022 |
| Creators | Li, Liya |
| Contributors | Boissonnade, Nicolas, Langlois, Sébastien |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xviii, 149 pages), application/pdf |
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