Evaluation de la performance des éléments composites

Abstract

Dans une construction en acier léger, le mur ou le panneau constitue l’élément de base de la structure. Il est composé d’un cadre comportant plusieurs montants et deux traverses avec des plaques en acier ou en bois fixé sur le cadre par des vis. Les montants d'extrémité dans les panneaux de mur de cisaillement (SWP) supportent des forces axiales cycliques sévères lorsqu'ils sont soumis à des sollicitations sismiques. Dans ces circonstances, des capacités axiales élevées en traction et en compression sont requises, or les éléments en profilés formés à froid (PAF) sont très sensibles aux phénomènes d'instabilité. L'objectif de cette thèse est de proposer une technique de renforcement des montants en PAF pour améliorer la résistance et la ductilité, on a proposé une section composite qui combine les vertus de résistance et de rigidité du PAF avec la ductilité du bois. Le montant composite est constitué d'un noyau en bois incorporé à l'intérieur d'un profilé en PAF de section en C. Le but est de mettre en œuvre l'approche composite afin de prévenir le flambement précoce et le voilement local de la section PAF, ainsi que de compenser partiellement la perte de résistance après le flambement. Dans ce contexte cette thèse expose la synthèse des résultats d'un programme expérimental réalisé au laboratoire du Centre National de la Recherche Appliquée en Génie Parasismique (CGS)-ALGÉRIE afin d'analyser le comportement des montants composites PAF-bois lors de chargements axial monotonique et cyclique. Les essais visent principalement à quantifier la résistance ultime, l'effet composite, la capacité de dissipation d'énergie et les modes de rupture d'éléments composites PAF-bois. Ainsi, vingt-quatre (24) montants à échelle réelle avec des extrémités bi-encastrées de différentes hauteurs ont été testés. On a effectué des tests monotoniques et cycliques sur les montants composites PAFbois, avec différentes vitesses de chargement. Des tests similaires ont été effectués sur des montants en PAF nus afin de comparer les résultats. Le protocole de chargement cyclique a été adapté de la FEMA 461 en déduisant le déplacement initial à partir des tests monotoniques. Selon les résultats expérimentaux, il a été prouvé que les déformations locales (voilement local) étaient moins visibles pour les montants composites PAF-bois. Il a aussi été noté que les montants composites présentaient une dégradation plus significative de la résistance et de la rigidité ainsi que l'énergie hystérétique totale dissipée été plus importante. Il a également été démontré que l'ajout de bois entraîne une hausse importante de la capacité ultime pour les spécimens les plus courts. D'autre part, on a distingué une augmentation significative de la ductilité des spécimens composites les plus élancés. En raison des coûts élevés des essais expérimentaux, les simulations utilisant des modèles numériques validés sont extrêmement bénéfiques sur le plan économique et nous permettent également de gagner beaucoup de temps. Par conséquent, on a élaboré un modèle en éléments finis (EF) détaillé en utilisant des techniques de modélisation d'interface avancées par le logiciel ABAQUS v.19, qui permet de prédire les résistances ultimes et les modes de rupture, et validé en se basant sur les résultats expérimentaux. Les résultats obtenus grâce aux modèles numériques sont cohérents avec les résultats expérimentaux, ce qui permet de les utiliser de manière fiable dans les recherches en cours sur la sensibilité et l'optimisation de l'action composite.