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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Types d'instabilité élastique1. Résistance des structures vis-à-vis de l'instabilité
Les vérifications réglementaires des états limites d'instabilité, qui sont à ranger parmi les états limites ultimes, font appel à des procédures scientifiquement et techniquement fondées couvrant les phénomènes d'instabilité élémentaires. Elles recourent, par contre, à des relations d'interaction approchées lorsque deux, ou plusieurs, de ces phénomènes sont susceptibles de coexister.
Dans la série des dossiers consacrés aux instabilités, l'accent est porté bien davantage sur les concepts que sur les développements mathématiques. Le but de ces dossiers n'est en effet nullement de constituer un traité de stabilité, ou plutôt d'instabilité, mais de rassembler les éléments de la connaissance utiles à une compréhension physique et rationnelle des règles qui gouvernent les phénomènes d'instabilité.
1.1 Importance de l'instabilité en construction métallique
Les éléments structuraux rencontrés dans la construction métallique se distinguent très généralement de ceux constitués d'autres matériaux de construction habituels – tels, par exemple, le béton, le bois et la maçonnerie – par leur grand élancement. Ceux de type barre (poteau, poutre, élément de contreventement, mât,…) sont en effet longs, comparativement aux dimensions de leur section transversale, tandis que ceux de type plaque ou coque (section formée à froid, section reconstituée par soudage, silo, cheminée,…) sont de faible épaisseur comparativement aux dimensions du volume dans lequel ils s'inscrivent. Cette spécificité est le résultat, à la fois, d'une grande résistance et d'une raideur élevée des matériaux métalliques utilisés en constructions civiles, parmi lesquels les aciers occupent une place prépondérante.
Lorsqu'une structure est soumise à des actions ou combinaisons d'actions telles que certains de ses éléments structuraux constitutifs, voire certains composants de ces éléments, se trouvent totalement ou partiellement comprimés, leur résistance est affectée, de manière défavorable, par les effets de leur élancement. Pour faire bref et simple, disons que la résistance d'un élément structural (un poteau, par exemple) est conditionnée par la résistance de la section transversale de cet élément (en l'espèce, celle...
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Résistance des structures vis-à-vis de l'instabilité
BIBLIOGRAPHIE
-
(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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