Instabilités structurales - Principes généraux

Les très bonnes propriétés de résistance et de raideur qui caractérisent les aciers de construction expliquent que la construction métallique fasse un très large usage d'éléments structuraux élancés. Un corollaire est que l'instabilité structurale devient une préoccupation majeure lors de l'étude de projets.

L'instabilité structurale peut indifféremment affecter les structures en barres, en plaques ou en coques. Il existe ainsi de multiples phénomènes d'instabilité ayant leurs spécificités. Leur traitement rigoureux trouve vite ses limites, au plan strict de l'analyse mathématique, et la plupart des solutions pratiques préconisées font appel à l'expérimentation et aux outils numériques.

Dans le présent dossier :

• on introduit intuitivement la relation entre équilibre et stabilité et on identifie clairement les phénomènes d'instabilité élémentaires qui seront examinés plus en détail par la suite ;

• on commente, en les illustrant, les deux types d'instabilité élastique – par bifurcation et par point limite – et on en donne les caractéristiques et propriétés ;

• on souligne ce qui différencie l'élément structural réel tel que réalisé par les méthodes usuelles de fabrication, donc doté d'imperfections et fait d'un matériau réel, de l'élément structural idéalement parfait constitué d'un matériau à comportement « théorique » indéfiniment élastique ;

• on leur associe respectivement la charge ultime, seule représentative de la capacité portante réelle, et la charge critique élastique, qui intervient néanmoins au rang des paramètres déterminants dans l'évaluation de la première.

Les dossiers suivants (dont ) abordent successivement et séparément, mais toujours au plan conceptuel, les instabilités spécifiques aux barres, aux plaques et aux coques. Quant aux aspects réglementaires, ils sont abordés dans les dossiers s'adressant spécifiquement aux éléments structuraux concernés.