Étude de conception de poutres en acier avec ouvertures dans les âmes

L'objet de ce mémoire de fin d'études est l'étude de la conception des poutres en acier avec de grandes ouvertures dans les ames. Le travail se compose d'une partie théorique et d'une partie conception-recherche.

poutre avec ouvertures

Dans la partie théorique, une revue de la littérature et l'état actuel des connaissances dans le domaine des poutres ajourées sont présentés. L'évolution et l'application de ces éléments, les formes typiques d'ouvertures et leurs mécanismes locaux de ruine caractéristiques sont discutés, y compris le mécanisme de Vierendeel et le flambement du montant entre ouvertures. Les règles de conception des renforcements (plats horizontaux et verticaux, anneaux de raidissement), les limitations géométriques et un ensemble de procédures de dimensionnement selon la dernière génération de normes Eurocode – les normes EN 1993-1-13:2024 et EN 1993-1-14:2024 sont rassemblés.

Dans la partie conception-recherche, des essais expérimentaux ont été menés sur quatre poutres en acier de profilé IPE300, avec des ouvertures circulaires. Les éléments ont été divisés en deux paires variantes – avec un entraxe large et un entraxe étroit, et dans chaque paire, une poutre sans renforcements et une avec renforcements des ouvertures sous forme de douilles en tubes en acier ont été testées. Les poutres ont été chargées en flexion trois points, en enregistrant la force, la flèche, les déformations ponctuelles et le champ de déformation par la méthode DIC. Les résultats obtenus ont été comparés aux calculs analytiques effectués conformément à l'EN 1993-1-13 et à une analyse numérique par la méthode des éléments finis (GMNIA) réalisée dans le logiciel Dlubal RFEM 6.

Les analyses effectuées ont permis de confirmer que l'ultime des poutres à ouvertures dépendait principalement des mécanismes locaux de ruine. Pour les poutres à entraxe large, le mécanisme déterminant était la flexion Vierendeel, tandis que pour l'entraxe étroit, les mécanismes liés au montant entre ouvertures étaient déterminants. Il a été démontré que le renforcement annulaire réduit efficacement le pic de contrainte au bord de l'ouverture et augmente la résistance à la flexion Vierendeel, rendant le comportement de l'élément affaibli proche de celui d'un élément à paroi pleine. Une bonne concordance des résultats expérimentaux, analytiques et numériques a été obtenue, tant en termes d'ultime que de mode de ruine, ce qui confirme la justesse des procédures normatives contenues dans l'EN 1993-1-13 pour la conception de ce type d'éléments.