Ultimate load limit analysis of steel structures accounting for nonlinear behaviour of connections

Cette these traite de l'analyse limite des structures de châssis en acier, qui s'utilise souvent comme la structure principale de support des bâtiments. La structure du cadre en acier est caracterisee par une reponse tres ductile et un grand potentiel pour dissiper l'energie, ce qui est crucial pour la resistance par rapport aux tremblements de terre. La ductilite dans la reponse de la structure est la cause du comportement du materiau lui-meme et du comportement des connexions entre les elements de la structure. Les connexions entre les poutres et les poteaux peuvent influencer de maniere significative la reponse de la structure du cadre en acier, parfois jusqu'a 30%. L'idee est de integrer le comportement des connexions par les elements de poutres qui seront situes dans les coins du cadre et la modelisation du reste serra fait avec des elements de poutres non-lineaires qui decrirons le comportement des poutres en acier. Cette recherche est composee de deux parties. La premiere partie est consacree au comportement des connexions structurelles, la deuxieme partie presente le developpement de l'element fini du faisceau non lineaire capable de representer le comportement ductile d'un element de la structure en acier. Dans la premiere partie de la these, nous definissons la procedure d'identification des parametres constitutifs pour le modele couple de plasticite-degâts avec dix-huit inconnus. Ce modele constitutif est tres robuste et capable de representer une large gamme de problemes. La procedure definie a ete utilisee dans la preparation de tests experimentaux pour trois types de connexions en acier structure. Les tests experimentaux ont ete effectues pour deux cas de charge. Pour la premiere, la charge a ete appliquee dans un sens avec les cycles de chargement et de dechargement. A partir des mesures experimentales, nous avons conclu que le modele de plasticite peut bien representee le comportement de la connexion structurale. Parametres constitutifs ont ete determines a partir des resultats de l'experimentation, on a utilise une poutre geometriquement exacte avec la loi bilineaires renforcement du materiel et la loi lineaire pour le ramollissement. Egalement, on a effectue des essais experimentaux de deux types de raccords en acier en cas de chargement cyclique. Les donnees mesurees montrent que le modele de la plasticite n'est pas assez bon pour decrire le comportement de connexion pour ce type de charge. A savoir, en raison de changements du sens de l'application du chargement, les connexions montrent moins de rigidite, qui peut etre decrite avec un modele constitutif de dommages. Pour cette raison, nous avons developpe un nouveau modele plasticite-dommages qui est capable d'inclure le phenomene mentionne ci-dessus. A la fin de cette section est faite l'identification des parametres constitutifs. La deuxieme partie de la these de doctorat est compose de formulations theoriques et la mise en œuvre numerique des faisceaux geometriquement exacte. La reponse de durcissement de la poutre comprend l'interaction entre les forces de la section resultant du stress (N, T et M), et la reponse de ramollissement est definit par la loi non lineaire. Ce type d'element fini de poutre est capable de decrire le comportement ductile des structures en acier et inclure les effets du second ordre, qui sont tres importantes pour l'analyse ultime des structures de cadre en acier. L'element fini developpe de poutre geometriquement exacte et les lois definies de liaison de comportement dans la construction en acier, offrant la possibilite d'une analyse de haute qualite des structures en acier. En utilisant les modeles de poutre propose et la methodologie de modelisation des structures de châssis en acier, il est possible de determiner une distribution realiste des forces de section transversale , y compris la redistribution due a la formation de rotules plastiques.