Contribution à l'étude du comportement et au calcul de poteau mixtes acier-béton (sous des charges transversales de variation monotone ou cyclique alternée)

par Cristina Mihaela Câmpian

Thèse de doctorat en Mécanique des structures

Sous la direction de Jean-Marie Aribert.

Soutenue en 2001

à Rennes, INSA en cotutelle avec Cluj-Napoca, Université Technique (Roumanie) .


  • Résumé

    L'étude présentée dans la thèse concerne les poteaux mixtes acier- béton où la partie métallique constituée d'un profil laminé est complètement enrobée de béton. Ce travail a été effectué à l'INSA de Rennes au Laboratoire de Mécanique des Structures et Matériaux, en France et à l'Université Technique de Cluj-Napoca, Département de Construction Métallique, en Roumanie. Les poteaux, de différents élancements, ont été soumis en tête à une charge transversale monotone croissante ou cyclique alternée d'amplitude croissante selon la procédure de la CECM, tout en conservant une force de compression constante. Sur la base des résultats d'essais effectués en chargement monotone et en chargement cyclique alterné au moyen d'un dispositif expérimental original, réalisé à l'Université de Cluj-Napoca, tout une démarche d'interprétation a pu être développée en vue d'aboutir à une caractérisation du comportement de poteaux mixtes de ce type. L'interprétation analytique des résultats des essais expérimentaux sous chargement monotone a conduit tout d'abord à un examen critique de la rigidité sécante des poteaux à un stade de service permettant de proposer une formule qui apporte une correction sensible à celle de l'EN 1994-1-1. En se basant sur le concept de rotule plastique étendue sur une certaine longueur critique, une modélisation analytique de type bilinéaire tronqué a été proposée, qui permet une évaluation par des calculs simples de la résistance ultime et de la flèche ultime associée. En comportement cyclique, une comparaison des caractéristiques globales obtenues au cours des essais cycliques avec celles obtenues au cours des essais monotones a été effectuée. L'étude de l'évolution au cours des cycles des paramètres de résistance maximale, de rigidité flexionnelle au déchargement et de degré d'énergie dissipée par rapport au cycle idéal, a été nécessaire en vue de pouvoir évaluer un facteur de comportement global q pour le dimensionnement sismique, établi ici en partant d'un concept d'énergie de dissipation cumulée. A titre d'application avec un spectre élastique classique , la valeur numérique de q a été déterminée pour deux cas de portique en pendule inversé dans des zones de faible et moyenne sismicité ; il semblerait que la présence d'articulations ordinaires en pieds de poteau et l'utilisation de poteaux trop élancés et soumis à un effort normal significatif puisse conduire à prendre des valeurs de q inférieures à 2, même dans des zones de faible sismicité.

  • Titre traduit

    Contribution to the study of the behaviour and computional of composite steel-concrete columns (under transversal loading of monotonic or alterned cyclic variation)


  • Résumé

    The present study is concerning with steel-concrete composite columns of fully encased type. This work was carried out in the “Laboratoire de Mécanique des Structures et Matériaux “ of INSA Rennes Laboratory, France and at the Steel Department of Civil Engineering Faculty, of the Technical University of Cluj-Napoca, Romania. The columns, of different lengths were subjected to a variable transverse load at one end , according to the ECCS procedure, while keeping a constant value of the axial compression force. On the base of the experimental results on monotonic tests as well as on the cyclic ones, with an original experimental gauge made at the Technical University of Cluj-Napoca, an analytical interpretation could be developed for the characterization of the behavior of these types of columns. The analytical interpretation of the results of the monotonic tests leads, in the first place, to a critical examination of the flexural stiffness and ultimate resistance of the investigated columns, for the serviceability loading, allowing to make a correction to the formula given by the EN 1994-1-1. A simplified analytical modeling of bi-linear type is proposed, on the base of the concept of a plastic hinge extended on a certain critical length, allowing an evaluation with simplified computation for the ultimate resistance and of the associated displacement. A comparation between the global obtained characteristics for the cyclic behavior and for the monotonic tests was made. The study of the evolution of the maximal resistance parameters, flexural stiffness in unloading and of the degree of dissipated energy related to the ideal cycle was necessary for evaluation of the global behavior factor q, for the seismic design, established here by using a cumulated dissipation energy concept. Only for application with an classical elastic spectrum, the numerical q value was determined for two cases of inverted pendulum frame, in zones of low and medium seismicity; it seems that the presence of ordinary hinges at the bottom of the column and the use of slender columns subjected to a significant normal effort can lead to take q values lower than 2, even in low seismicity zones.

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Informations

  • Détails : 1 vol.110 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. (71 réf.). Index

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  • Bibliothèque : Institut National des Sciences Appliquées. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : THE CAM
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  • Cote : MAG 06397
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