Modélisation des structures sensibles aux effets du second ordre - Université de Lorraine Access content directly
Master Thesis Year : 2016

Modélisation des structures sensibles aux effets du second ordre

C. Mercier

Abstract

This report is part of the objective to adapt the Eurocodes to the scaffolding and shoring structures, aim of the collaboration between the SFECE and the University of Lorraine. A short presentation of the SFECE is carried out in the first part of this report. Both an appropriate model and assumptions that reflect the behavior of the structure are necessary to design a structure. The stresses can be determined by analyzing the first or the second order according to the effects of the deformation of the structure. Indeed when the effects of the deformation increase the effects of loads, it is necessary to take them into account and so to carry out a second order analysis. The Eurocode 3 defines the critical coefficient cr which enables to determine the analysis method: first or second order. We can see that for low rigidity structures such as the scaffolding and shoring structures the critical coefficient cr is often lower than 3. So the imperfections generate significant second order effects which must be taken into account. The main issue is to define the imperfections and the method to take them into account in the analysis. We can differentiate two different approaches: -conventional methods based on the definition of both a global imperfection and a local imperfection -alternative methods based on a single imperfection of same shape that the deformed critical of the structure. Thus in the second part of this report the different methods to define the imperfections will be presented. Then, in the next part, we will compare these methods thanks to the study of a frame structure. This will allow to know the advantages and the drawbacks of each methods and thus to know the method that best reflects the behavior of the structure. After the study of the way to take into account the imperfections, we will determine the way to analyze structures. We will compare the different structural damage requirements suggested by the Eurocode 3. We will also search a method that enables to substitute for the establishment of an initial imperfection, both a safe and reasonable assessment of the structural damage. We will study a vertically loaded structure in the fourth part and a vertically and horizontally loaded structure in the fifth part. Thus, we will define different structural damage requirements that reflect the real damage of a structure with a safety margin.
Le présent rapport s’inscrit dans l’objectif d’adapter les Eurocodes aux structures d’échafaudages et d’étaiements, objectif de la collaboration entre le SFECE (Syndicat Français de l’Echafaudage, du Coffrage et de l’Etaiement) et l’Université de Lorraine. Une brève présentation du SFECE est présentée dans la première partie de ce rapport. L’analyse d’une structure passe par sa modélisation et la mise en place d’hypothèses qui doivent correspondre au mieux au comportement réelle de la structure. Pour modéliser la structure, il est nécessaire de déterminer les sollicitations qui lui sont appliquées. On réalise donc une analyse au premier ordre ou au second ordre, selon l’influence de la déformation de la géométrie de la structure. En effet, lorsque les effets de la déformation de la géométrie augmentent les effets des actions, il est nécessaire de les prendre en compte, et donc d’effectuer une analyse au second ordre. Pour cela, l’Eurocode 3 définit un coefficient critique, αcr, qui permet de savoir si les déformations de la géométrie peuvent être négligées ou non. On peut ainsi constater que pour les structures de faible rigidité, telles les structures d’étaiement et d’échafaudage, présentant un coefficient critique faible (αcr < 3), les défauts géométriques de la structure engendrent des effets du second ordre importants, qui doivent donc être pris en compte. Le problème est de définir correctement ses défauts géométriques ainsi que la manière de les prendre en compte dans l’analyse. On peut différencier deux grandes approches différentes, qui sont : -les méthodes conventionnelles qui sont basées sur la définition d’une imperfection globale et d’une imperfection locale -les méthodes alternatives qui sont basées sur la définition d’une imperfection unique de même allure que la déformée critique de la structure. Ainsi, dans la seconde partie du rapport, les différentes manières pour calculer les imperfections géométriques vont être présentées. Il s’agira ensuite de comparer ces différentes méthodes en les appliquant à une structure, afin d’en sortir les avantages et inconvénients de chacune d’elles et savoir quelle est la méthode à adopter afin de refléter au mieux le comportement réel de la structure. Après s’être intéressé à la manière de prendre en compte ses imperfections géométriques, il s’agira de déterminer la manière d’analyser ses structures. Pour cela, on comparera les critères d’endommagement proposés par l’Eurocode 3. Il s’agira également de recherche une méthode pour substituer, à la mise en place de l'imperfection initiale, une évaluation raisonnable et sécuritaire de l'endommagement. Les calculs seront ainsi menés pour une structure chargée verticalement, en partie 4 du rapport ; et pour une structure chargée verticalement et horizontalement, en partie 5. Cela permettra donc d’en sortir différents critères permettant de calculer l’endommagement de la structure reflétant au mieux la réalité, tout en étant sécuritaire.

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Structures
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Origin : Files produced by the author(s)

Dates and versions

hal-02346423 , version 1 (05-11-2019)

Identifiers

  • HAL Id : hal-02346423 , version 1

Cite

C. Mercier. Modélisation des structures sensibles aux effets du second ordre. Structures. 2016. ⟨hal-02346423⟩
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