Les assemblages poteaux-poutres ajourées dans la littérature

poutres ajourées à l’aide d’une analyse par la méthode des éléments finis. Ils ont étudié cinq assemblages comportant des poutres ajourées avec ouvertures hexagonales jusqu'à la rupture sous un chargement monotone ou cyclique vertical ou horizontal. Les simulations ont été réalisées à l’aide du logiciel LUSAS. Les effets de la géométrie et de l'emplacement des ouvertures ont été particulièrement étudiés.

Thèse de Doctorat - Abdelhalim MADJOUR 148

Modèle numérique de Vahid et al [1] Fig. VI. 1.

Tsavdaridis et papadopoulos [2] ont effectué une série de simulations numériques pour étudier le comportement des assemblages poteau-poutre ajourée dont les ouvertures sont circulaires sous chargement cyclique. Le modèle d’éléments finis 3D a été validé par confrontation avec des résultats expérimentaux. L’étude s’est focalisée sur l’interaction entre l’assemblage et les efforts dans les éléments ainsi que les modes de ruines des poutres ajourées (flexion Vierendeel et flambement des montants d’âme). Les paramètres utilisés pour l’étude sont : la distance entre l’ouverture et la face de la semelle du poteau et l’espacement des ouvertures d’âme de la poutre. Cette étude a montré que les assemblages poteaux-poutres ajourées se comportent de manière satisfaisante et offrent de meilleures performances en termes de répartition des contraintes lorsqu’ils sont soumis à un chargement cyclique. Par ailleurs, il a été aussi démontré que le comportement de tels assemblages dépend essentiellement de la distance de la première ouverture à la face de la semelle du poteau.

Thèse de Doctorat - Abdelhalim MADJOUR 149

Champ des contraintes de von mises de Tsavdaridis et papadopoulos [2] Fig. VI. 2.

Tsavdaridis a poursuivi ses travaux sur les assemblages poteau-poutre ajourée avec la collaboration de Pilbin et Lau [3] et ont développé des modèles numériques sur les assemblages poteau-poutre ajourée avec platine d’about. Ils ont fourni des résultats sur le comportement de poutres ajourées avec différentes formes d’ouvertures situées à proximité de l’assemblage sous chargement monotone et cyclique. Les poutres cellulaires étudiées sont à ouvertures circulaires ou variant un peu de la forme circulaire ou elliptique verticale comme il est montré sur la figure VI.3. L’étude du comportement des poutres cellulaires avec de nouvelles formes d’ouvertures a fait l’objet de travaux précédents par le même auteur. Ces travaux ont montré que l’utilisation des nouvelles formes d’ouvertures contribue à augmenter la résistance vis-à-vis de la flexion Vierendeel autour des ouvertures et du flambement des montants d’âme. Les simulations numériques ont été effectuées à l'aide du logiciel commercial ANSYS. Les courbes moment-rotation obtenues ont été calibrées par rapport aux résultats expérimentaux publiés dans la littérature. Des études paramétriques ont ensuite été effectuées dans le but d’établir les courbes moment- rotation des assemblages poteaux-poutres ajourées avec de nouvelles formes d’ouvertures et pour évaluer les déformations dans le panneau d’âme du poteau pour différentes tailles et emplacement des ouvertures. Les auteurs ont conclu que les grandes ouvertures dans l’âme des poutres sont capables d’empêcher l’apparition

Thèse de Doctorat - Abdelhalim MADJOUR 150

de déformations plastiques dans le poteau. De plus, ils ont constaté que l'utilisation de petites ouvertures à proximité de la semelle des poteaux provoque des contraintes dans cette dernière similaires à celles obtenues dans le cas où les poutres sont à âme pleine. D'autre part, ils ont démontré que l’utilisation de grandes ouvertures loin de la zone d’assemblage permet de minimiser la concentration des contraintes au voisinage de ces ouvertures.

Champ des contraintes de von mises de Tsavdaridis et al [3] Fig. VI. 3.

VI.3. Comportement mécanique des assemblages

Généralement, les assemblages peuvent être associés à l’un des comportements suivants : articulé, rigide ou bien semi-rigide. Le comportement mécanique d’un assemblage poteau-poutre est caractérisé par trois caractéristiques principales à savoir la résistance, la rigidité et la capacité de déformation définit à partir de la courbe moment- rotation relative comme il est représentée dans la figure VI.4.

Thèse de Doctorat - Abdelhalim MADJOUR 151

a) Assemblage b) modèle

c) Loi de calcul moment- rotation

Courbe de comportement «moment-rotation» d’un assemblage Fig. VI. 4.

La capacité de rotation est une mesure de la déformation qui peut être atteinte avant que la ruine, quelque part dans l'assemblage, ne provoque une chute de la résistance flexionnelle.

Cette courbe de comportement fait apparaitre les trois caractéristiques suivantes :  un moment résistant de calcul Mj,Rd ;

 la rigidité initiale Sj,ini, qui est la pente de la partie élastique de la courbe de comportement, ou la rigidité sécante Sj qui relie linéairement le moment transmis Mj,Ed et la rotation relative , tant que Mj,Ed ≤ Mj,Rd et ≤ Xd

 une capacité de rotation cd au-delà de laquelle le moment résistant de calcul Mj,Rd n’est plus maintenu.

Thèse de Doctorat - Abdelhalim MADJOUR 152

Les assemblages rigides ne permettent pas la rotation relative des éléments et permettent le transfert des moments, ainsi que les forces axiales et de cisaillement. D'autre part, les assemblages articulés permettent la rotation indépendante de chaque élément, mais ne permettant pas la transmission des moments. Cependant, les assemblages réelles ne sont pas totalement rigides ou articulées, mais plutôt semi-rigides, de sorte que le comportement de la structure dépend fortement des caractéristiques des éléments de l’assemblage.