& ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
W. Zaarour et R. Redwood [54] en 1996 ont effectué des essais sur 12 poutres alvéolaires de
longueur typique de 120in (305 cm) et les sections transversales ayant des hauteurs variées de
12.10in à 19.75in (307mm à 502mm). Ces poutres testées sont des poutres simplement appuyées
soumises à une charge excentrée (e=1.0 in) à mi-travée, et munies de raidisseurs verticaux au
droit de la charge appliquée (mi-travée) et au droit des appuis. L’objectif de ces essais est
Les poutres étaient conçues avec des âmes élancées. La ruine s’est produite par voilement des
montants par cisaillement dans dix poutres, et la ruine s’est produite par flambement de la
membrure comprimée en Té dans la section où le moment fléchissant est maximum pour deux
poutres. Ce travail a montré que les poutres ajourées munies de plaques intercalaires sont plus
sensibles au flambement des montants que celles sans plaques intercalaires.
Ces essais étaient accompagnés d’une modélisation numérique par éléments finis de type coque
mince à 4 nœuds pour un tronçon de poutre entre deux ouvertures adjacentes (montant d’âme),
afin de déterminer la résistance du montant d’âme vis-à-vis du flambement. Ce tronçon la poutre
repose sur des appuis articulés à chaque membrure avec possibilité de déplacement verticalement
comme illustré sur la figure 2-10.
Fig. 2-10 : Maillage et conditions d’appuis d’un tronçon de poutre [54].
Le modèle proposé est soumis à ses deux extrémités aux niveaux des centres de gravités des Tés
supérieur et inférieur à :
- Un effort tranchant qui est remplacé par deux forces verticales (chaque force égale la
moitié de l’effort tranchant sollicitant)
- Un moment fléchissant qui est remplacé par deux forces axiales de sens opposé.
L’acier utilisé a été modélisé par une loi de comportement non-linéaire (élastique-parfaitement
plastique), les simulations numériques ont été réalisées à l'aide du programme de calcul par
Selon les auteurs, les résultats numériques obtenus ont montré une bonne concordance avec les
résultats expérimentaux.
En 1998 R. Redwood et S. Dermidjian [46] ont testé quatre poutres alvéolaires courtes de
longueur variable L=1.22m, 1.828m et 2.438m, avec une même section transversale de hauteur de
385mm. Toutes les poutres munies d’ouvertures hexagonales ; dont deux sont identiques et
comportent 4 ouvertures, les deux autres comportent respectivement 6 et 8 ouvertures.
Le flambement des montants d’âme était l’objectif de cette étude expérimental, et la ruine des
poutres s’était produite par flambement élastique des montants d’âme, à l’exception d’une seul
poutre qui a subi en plus de voilement des montants un flambement latéral de la semelle
comprimée. Les résultats expérimentaux ont montré que la résistance ultime au flambement des
montants d’âme était peu sensible à la courbe d’interaction des rapports du moment fléchissant
(M/Mp) et l’effort tranchant (V/Vp).
Afin de prédire la charge critique produisant le flambement linéaire par bifurcation des montants
d’âme, les auteurs se sont basés sur le même principe du modèle précédent de Zaarour et
Redwood, une modélisation numérique tridimensionnelle des poutres testées a été réalisée, et compte tenu de la symétrie des poutres une seul moitié de la poutre a été modélisée. Le
chargement et les conditions aux limites du modèle sont illustrés sur la figure 2-11.
Fig. 2-11 : Maillage et conditions
Les simulations numériques ont été réalisées à l'aide du programme de calcul NASTRAN, les
résultats obtenus montrent que l’écart entre les charges de ruine expérimentales et les charges
critiques prédites par le modèle numérique varie entre 4% et 14%.
En 2001 K.F.Chang et all. [11], ont présenté une recherche sur le mécanisme de Vierendeel de
poutres en acier avec ouvertures d’âme circulaires, en utilisant des études analytiques qui sont
basées sur la formation des rotules plastiques en zones critiques et l’étude numérique par les
modèles en éléments finis.
Les auteurs cherchent à caractériser la résistance au niveau des ouvertures en fonction des
rapports entre le moment sollicitant / le moment résistant et entre l’effort tranchant sollicitant /
l’effort tranchant résistant de l’ouverture considérée. Ils proposent une courbe d'interaction
empirique de moments-cisaillements au niveau des sections perforées suivant la formule
d’interaction suivante : 2.5 2.5 , , 1 sd sd o Rd o Rd V M V M + ≤ ………...……… (2.11)
Les résultats numériques par éléments finis ont montré que les résistances des poutres avec des
ouvertures circulaires sont surestimées de 5 à 10% que ceux obtenus à partir de la méthode
analytique basée sur la formation de rotule plastique (Fig. 2-12) en LMS (rotule plastique du côté
faible du moment). Par contre, ces résultats sont sous-estimés de 10 à 15% par rapport à ceux
obtenus à partir de la méthode basée sur la formation de rotule plastique en HMS (rotule
plastique du côté fort du moment) dans les gammes d’ouvertures testées par les auteurs.
En 2004, une étude numérique par éléments finis a été réalisée par A. Mohebkhah [39] sur
l’influence de l’élancement des poutres alvéolaires (ouvertures hexagonales), simplement
appuyée soumises à différents cas de chargement (moment constant, charge répartie et charge
concentrée) sur le phénomène de déversement non-linéaire.
Les parois des 7 poutres ont été modélisées en 3-D par éléments de coque à quatre nœuds
(SHELL43) de la bibliothèque du logiciel ANSYS comme illustré sur la figure 2-13, et l’acier
utilisé dans cette analyse est supposé présenter a une loi de comportement de type tri-linéaire.
Fig. 2-13 : Maillage de la poutre
alvéolaire type [39].
Cette étude a été validée par les résultats des essais réalisés par Nethercot et Kerdal en 1982. Les
résultats obtenus ont conclu que, le moment de déversement ne dépend pas seulement du
chargement et des conditions d’appuis, comme donné par l’AISC et l’EC-3 pour les poutres à
âme pleine, mais dépend aussi de l'élancement des poutres.