Solutions apportées

3.3.2.1 Stabilisation des segments de fusible

La rupture par ouverture du système de retenue peut aisément être évitée en apportant une rigidité et une résistance adéquates pour stabiliser les segments du fusible. Cela implique une épaisseur suffisante des plaques formant le confinement, afin d’éviter une déformation excessive en flexion sous la force de poinçonnement (figure 3-11). De la même façon, le diamètre des boulons doit être adapté pour l’assemblage des différents éléments.

3.3.2.2 Ajustement contre l’âme

L’ajustement des profilés en C de part et d’autre de l’âme peut être assuré en boulonnant ceux-ci à travers l’ouverture formée lors de la découpe du fusible. La section du fusible confiné est illustrée à la figure 3-19. Sa configuration permet de maintenir le système de retenue contre l’âme par un effet de « sandwich » lorsque le profilé est fléchi selon l’axe faible, comme c’est le cas lors du flambement de la diagonale. L’âme fléchie vient s’appuyer contre les profilés en C qui contribuent alors à la rigidité en flexion en résistant à l’effet de levier induit. On remarque à la figure 3-20 que du fait de la présence des boulons, les profilés en C sont naturellement amenés à reprendre des efforts de flexion. Le système de retenue est ainsi astreint à participer à la reprise

du moment fléchissant, ce qui est tout à fait souhaité dans la mesure où ce dernier peut affecter la tenue du fusible.

Le passage de boulons à travers l’ouverture de l’âme ne suffit toutefois pas à prévenir le glissement du système de retenue. En effet, étant donné que le fusible s’allonge, l’ouverture dans l’âme s’étend en conséquence. Ceci ne permet donc pas de maintenir les boulons et le système de retenue dans leur position initiale comme en atteste la figure 3-21.

Figure 3-19: Section confinée avec boulonnage à travers l’âme

Figure 3-20: Maintien des C par les boulons lorsque la diagonale flambe Boulonnage à travers les ouvertures dans l’âme

Figure 3-21: Position initiale et finale des boulons à l’âme (vue éclatée)

3.3.2.3 Participation à la reprise du moment fléchissant

La possibilité de faire participer le système de retenue à la reprise du moment fléchissant a été précédemment évoquée avec l’ajout de boulons à travers les ouvertures dans l’âme. Dans le but de forcer la formation de la rotule plastique hors de la zone du fusible lorsque la diagonale flambe, il est nécessaire de soulager au maximum cette zone sensible ainsi que d’accroitre sa rigidité flexionnelle. La configuration du système de retenue a ainsi été adaptée afin d’impliquer également les plaques extérieures, ce qui augmente davantage la participation du système de retenue en flexion. Pour ce faire, celles-ci sont soudées sur la face extérieure des semelles du profilé en amont, du côté de l’assemblage de la diagonale. Cette soudure, illustrée à la figure 3-22, ainsi que les butées présentées à la figure 3-23 a), permettent de solidariser la plaque et la semelle du point de vue de leur flexion relative. La soudure communique une partie du moment fléchissant aux plaques, soulageant de ce fait la zone du fusible. Les effets de la flexion sont ensuite restitués au profilé par les butées. Ces dernières sont des appuis glissants des épissures latérales sur le bord des semelles qui permettent l’élongation du fusible sans engendrer de sollicitation axiale significative dans le système de retenue. D’après le cheminement des efforts à la figure 3-23, on peut assimiler l’action des plaques extérieures au fait qu’une partie des effets du moment fléchissant contourne la zone du fusible via ces dernières. L’une d’entre elles a été isolée à la figure 3-24 a). On note l’apparition de fortes contraintes au niveau du cordon de

soudure, et leur diffusion progressive vers les épissures latérales. Pour améliorer la transmission des efforts de la plaque extérieure vers l’épissure, il a été jugé préférable de souder ces pièces entre elles afin d’empêcher leur glissement relatif (figure 3-24 b) ).

Figure 3-22: Soudure de la plaque extérieure sur les semelles du côté de l’assemblage

a) b)

Figure 3-23: Cheminement des efforts à travers la plaque extérieure a) Vue éclatée sans plaque b) Système plaque + épissures

a) b)

Figure 3-24: Efforts dus au moment fléchissant dans le système de retenue a) Contrainte 11 dans la plaque extérieure b) Mise en évidence de la butée (Von Mises, kPa)

Le bénéfice apporté par la participation du système de retenue en flexion est mis en évidence à la figure 3-25. Sur le graphique sont comparées les réponses cycliques pour le cas du fusible non protégé, le cas dans lequel le fusible est muni du système de retenue simple décrit au paragraphe 3.2.1, ainsi que le cas du fusible soulagé d’une partie du moment fléchissant selon la configuration du présent paragraphe. Les hypothèses sont conservées avec une réduction de section de 30 % pour chaque cas, et une longueur de section réduite cumulée de 680 mm répartie en 2 fusibles. Dans les deux derniers cas, un système de retenue de 12 mm d’épaisseur est fourni, et un défaut d’ajustement est introduit sous la forme d’espaces extérieurs et intérieurs tels qu’ils sont définis à la figure 3-12. La position des fusibles le long de la diagonale est également gardée constante.

Les différences remarquables concernent premièrement la ductilité. Celle-ci est accrue de 6 % par rapport au confinement simple, la striction apparaissant à une élongation de 96 mm. Cette légère augmentation est due au fait que le fusible soulagé d’une partie du moment fléchissant ne voie plus que l’effort axial comme sollicitation majeure. Par ailleurs, on note une légère augmentation de la capacité en tension. Cette dernière est de l’ordre de 3 %, et est due au frottement qui se développe entre le profilé et le confinement. Ce dernier reprend un léger effort axial du fait que les boulons à l’âme aient été serrés (pré-tension à 40 kN chaque). Le frottement est également susceptible de se développer au niveau des butées lorsque le bord des semelles vient à s’appuyer

contre les épissures latérales (figure 3-24 b). Pour ne pas affecter la réduction de la capacité en tension apportée par le fusible, il est ainsi souhaitable que les boulons à l’âme ne soient serrés qu’à la main, ou avec une faible pré-tension.

On remarque également une légère augmentation de la capacité post-flambement de la diagonale, du fait de l’augmentation de la rigidité flexionnelle des zones de section réduite. Celle-ci reste toutefois réduite par rapport à la diagonale classique. Ce point sera expliqué au chapitre 5.

Figure 3-25: Réponse du fusible avec un système de retenue participant à la reprise du moment fléchissant (épaisseur 12 mm, défauts extérieurs et intérieurs)