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RÉSUMÉ
L’objet de cet article est d’introduire les phénomènes élémentaires d’instabilité structurale spécifiques aux barres. Le flambement concerne un élément comprimé axialement (poteau par exemple). La charge critique, la longueur de flambement, les imperfections géométriques ou encore les effets des contraintes résiduelles sont autant d’aspects abordés qui touchent au sujet des flambements par flexion. D’autre part, les charges critiques élastiques et la détermination de la charge ultime de flambement par torsion ou par flexion-torsion sont expliquées. Le déversement des poutres, leurs généralités, le moment critique élastique de déversement, et la détermination du moment ultime de ce déversement concluent cet article.
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René MAQUOI : Ingénieur civil des constructions - Professeur émérite de l'université de Liège
INTRODUCTION
Lorsqu'ils sont comprimés, sur tout ou partie de leur section transversale, les éléments structuraux de type « barre » sont susceptibles de voir leur capacité portante affectée par les phénomènes d'instabilité. S'agissant d'un élément comprimé axialement (poteau), un tel phénomène est désigné « flambement ». Pour un élément soumis à flexion (poutre) autour de l'axe de forte inertie de sa section transversale, sous l'action de moments d'extrémité et/ou de charges transversales, on parle plutôt de « déversement ». L'instabilité se manifeste d'autant plus que l'élancement de la barre est important.
Dans le présent dossier, on introduit les principes de base ayant conduit à l'élaboration des courbes adimensionnelles de flambement et de déversement. La procédure de mise en œuvre pratique de celles-ci dans le cadre de vérifications réglementaires est développée par ailleurs, plus précisément dans les dossiers traitant des composants de construction métalliques comprimés ou fléchis.
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2. Présentation des instabilités des barres
Les principes généraux des instabilités structurales ont été décrits dans un premier dossier . Autant que faire se pouvait, l'exposé en est resté au plan des concepts de base et il n'a été fait appel à un phénomène particulier d'instabilité qu'à titre d'illustration de la matière traitée.
Le présent dossier aborde les instabilités propres aux barres, c'est-à-dire aux éléments structuraux longilignes dont la longueur est grande vis-à-vis des dimensions de la section transversale. D'autres dossiers traiteront des instabilités propres aux plaques et aux coques, éléments structuraux dont deux dimensions sont grandes vis-à-vis de la troisième, à savoir l'épaisseur.
La compression est la sollicitation susceptible de générer l'instabilité structurale . On a ainsi vite fait l'inventaire des problèmes élémentaires présentés par les barres qu'il importe d'aborder ici.
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Il y a tout d'abord la compression axiale ou supposée telle. On la rencontre notamment dans les poteaux d'ossatures contreventées, dans certaines barres des poutres en treillis à nœuds présumés articulés, dans certaines barres de contreventement,…
La compression strictement axiale est assez rare en pratique. Elle est assez fréquemment accompagnée de flexion en raison, soit de moments d'extrémité parasites dus à d'inévitables restreintes (voir Nota) au niveau des assemblages, soit de forces transversales (poids propre, actions du vent…), voire d'une combinaison de ces deux effets.
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Dans de très nombreux cas, ces sollicitations additionnelles sont suffisamment faibles pour pouvoir être négligées, à tout le moins sous sollicitations statiques. Ceci justifie donc amplement l'examen du comportement des barres sous compression axiale. Le phénomène d'instabilité associé est désigné sous l'appellation flambement . Plus précisément, le flambement peut se manifester sous diverses formes selon les spécificités de la section transversale. Ainsi, on distingue :
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flambement par flexion , où la pièce comprimée...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - TIMOSHENKO (S.P.), GERE (J.M.) - Theory of Elastic Stability - McGraw-Hill, New York (1961).
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(2) - REIS (A.), CAMOTIM (D.) - Estabilidade Estrutural - McGraw-Hill, New-York (2000).
-
(3) - Comité Européen de Normalisation – CEN - Eurocode 3 : Calcul des structures en acier - Partie 1-1 ; Règles générales et règles pour les bâtiments (EN 1993-1-1) (2005).
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(4) - GALEA (Y.) - Moment critique de déversement élastique de poutres fléchies - Présentation du logiciel LTBEAM, Revue Construction Métallique, n° 2 (2003).
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(5) - European Commission - Lateral torsional buckling in steel and composite beams - Rapport EUR 20888 EN, RFCS Publications, Bruxelles (2003).
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(6) - MAQUOI (R.) - Instabilités structurales – Principes généraux - [C...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Échafaudages – Calculs
-
Construction mixte acier-béton – Calcul des poteaux mixtes
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