Stability of Tubular Steel Structures : Buckling and Lateral Torsional Buckling

par Ali Khamisi

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de Abdelouahab Khelil.

Le président du jury était Isabelle Titeux.

Le jury était composé de Rémi Boissière, Luc Davenne, Christoph Odenbreit.

Les rapporteurs étaient Abdelhamid Bouchaïr.

  • Titre traduit

    Stabilité des structures tubulaires en acier : flambement et déversement


  • Résumé

    Ce sujet est d’actualité suite à une évolution rapide des types de conception de structures élancées utilisées dans les installations provisoires. C’est seulement depuis une vingtaine d’années que ces structures sont préfabriquées en cadres multidirectionnels (de sections tubulaires en acier ou en aluminium). Ces structures sont légères et leur stabilité réside seulement dans les raideurs internes au niveau des files de montants et au niveau horizontal par les planchers ainsi que dans les liaisons avec l’ouvrage. Ce travail concerne l’étude des instabilités (flambement-déversement) en tenant compte de différents types d’imperfections. De nouvelles courbes de flambement ainsi que les facteurs d’imperfection associés sont proposés dans cette thèse. Ces courbes sont obtenues en imposant une déformée initiale représentant les défauts géométriques et mécaniques (contraintes résiduelles). Les résultats expérimentaux confrontés avec les prévisions théoriques de l’Eurocode 3 montrent que les valeurs des imperfections figurant dans la littérature sont extrêmement exagérées. Les valeurs préconisées dans ce travail pourraient présenter un certain intérêt pour une modification éventuelle des courbes européennes de flambement pour ce type de structure. En ce qui concerne l’instabilité latérale, une méthodologie originale d’essais en vraie grandeur de poutres à treillis formés d’éléments tubulaires a été également mise au point. Le système de chargement à « roues libres » développé permet de libérer le point d’application de l’effort dès le début de l’instabilité. Cette technique conduit à des mesures plus précises du moment critique de déversement.


  • Résumé

    This subject becomes topical following a rapid evolution of design procedures for slender structures used widely in the temporary installations. Only through the last twenty years that these structures are prefabricated of multidirectional frames (steel or aluminium tubular sections). These structures are lightweight and their stability lies only in the internal stiffness at rows of posts and horizontally by the planking as well as the links with the building. This work concerns the study of instabilities (buckling - lateral torsional buckling) taking into account different types of imperfections. New buckling curves and the associated imperfection factors are proposed in this thesis. These curves are obtained by imposing an initial deformed representing the geometrical and mechanical defects (residual stress). The experimental results were confronted with theoretical predictions of Eurocode 3 which show that the values of the imperfections in the literature are extremely exaggerated. The values advocated in this work could be of interest for a possible adjustment of the European buckling curves for this type of structure. Regarding the lateral instability, an original methodology in real scale tests of trusses consist of tubular elements was also developed. The developed loading system of "free wheels" allows releasing the point of application of the force from the beginning of instability. This technique leads to more accurate measurements of the critical lateral torsional buckling moment.

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