Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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René MAQUOI : Ingénieur civil des constructions - Professeur émérite de l'université de Liège
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Lire l’articleINTRODUCTION
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 :
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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 ;
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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 ;
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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 ;
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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.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de nov. 1985 par Bernard MILET
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Méthodes de détermination des charges d'instabilité3. Éléments structuraux, idéal et réel
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Le concept de charge critique élastique est intimement associé à un élément structural idéal , à la fois quant à sa configuration initiale (dépourvue de toute imperfection géométrique, de type défaut de rectitude ou défaut de planéité), au matériau qui le compose (indéfiniment élastique), et aux conditions d’application de la sollicitation à laquelle il est soumis (résultante axiale ou agissant strictement dans le plan moyen).
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Le concept de charge ultime caractérise, au contraire, un élément structural réel , donc un élément géométriquement et structuralement imparfait, fait d’un matériau répondant à une loi constitutive inélastique et sollicitée avec de faibles excentricités non désirées, mais inévitables. La charge ultime est donc réputée être représentative de la capacité portante effective .
Dans le cadre de projet, elle est appelée, moyennant utilisation de coefficients partiels de sécurité appropriés, à être comparée à la sollicitation pour porter un jugement sur l’aptitude, ou non, de la structure à supporter cette sollicitation.
Si la charge critique ne constitue clairement pas, en toute circonstance, une mesure réaliste de la capacité portante, elle constitue néanmoins un élément clé dans le processus d’évaluation de la charge ultime. Dès lors, sa détermination reste essentielle.
3.1 Élément structural idéal
L'élément structural idéal présente un certain nombre de caractéristiques simples et commodes pour les développements théoriques dont il va être l'objet mais non strictement conformes à la réalité.
S'agissant d'une barre, l'axe longitudinal, lieu du centre de gravité des sections transversales, est parfaitement rectiligne et les axes principaux de toutes les sections transversales ont des orientations constantes. Pour une plaque, la surface moyenne, lieu des points à mi-épaisseur, est appelée « plan moyen ». Dans une coque, le lieu des points à mi-épaisseur constitue également une surface moyenne qui répond strictement à la forme géométrique définissant la coque ; ainsi, une coque cylindrique et...
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Éléments structuraux, idéal et réel
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - TIMOSHENKO (S.P.), GERE (J.M.) - Theory of Elastic Stability (Théorie de la stabilité élastique) - McGraw-Hill, New York (1961).
-
(2) - ROORDA (J.) - Buckling of Elastic Structures (Instabilité des structures élastiques) - Solid Mechanics Division, University of Waterloo Press (1980).
-
(3) - THOMPSON (J.M.), HUNT (G.W.) - Elastic Instability Phenomena (Phénomènes d'instabilité élastique) - John Wiley & Sons, Chichester (1984).
-
(4) - REIS (A.), CAMOTIM (D.) - Estabilidade Estrutural (Instabilité structurale) - McGraw-Hill, New York (2000).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Instabilités structurales des barres – Flambement et déversement
NORMES
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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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Comité européen de normalisation – CEN, Eurocode 3 : Calcul des structures en acier – Partie 1-5 ; Plaques planes. - EN 1993-1-5 - 2005
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Comité européen de normalisation – CEN, Eurocode 4 : Calcul des structures mixtes acier-béton – Partie 1-1 ; règles générales et règles pour les bâtiments. - EN 1994-1-1 - 2005
-
Comité européen de normalisation – CEN, Eurocode 3 : Calcul des structures en acier – Partie 1-6 ; Règles générales : Règles supplémentaires pour la résistance et la stabilité des structures en coque. - EN 1993-1-6 - 2007
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