Analyse Comparative de la Résistance des Assemblages en Profils Creux Circulaires : CBFEM vs Codes de Conception (EN, FprEN et AISC)

Description 

Dans cette étude, la résistance à l'effort normal des assemblages en profils creux circulaires (CHS) a été examinée en comparant les résultats de la méthode des éléments finis basée sur les composants (CBFEM) avec les normes de conception européennes et américaines pertinentes (EN 1993-1-8 et AISC 360-22). Des comparaisons ont également été effectuées avec le projet de nouvelle norme européenne (Fpr EN 1993-1-8), qui intègre les dernières avancées de l'état de l'art.

L'étude a vérifié l'ensemble du domaine de validité défini dans les codes de conception. Ce domaine spécifie le spectre des sections transversales d'assemblage couvertes par les codes, sur la base des propriétés géométriques et matérielles établies par la recherche et les investigations expérimentales. Pour les profils creux circulaires (CHS), ces propriétés comprennent le diamètre, l'épaisseur de paroi et la nuance d'acier. Le domaine de validité garantit que seuls les modes de rupture prévus gouvernent le comportement de l'assemblage ; il exclut par exemple les cas où le flambement local influencerait la résistance de l'assemblage.

L'étude a évalué un grand ensemble de paires de sections transversales en utilisant à la fois les procédures normatives et la méthode des éléments finis basée sur les composants (CBFEM). Les analyses ont inclus des variations des paramètres géométriques et matériels, tels que les dimensions des sections transversales, la nuance d'acier, la précharge de la membrure principale et l'angle des membrures secondaires. Tous les calculs ont été implémentés avec des scripts Python et exécutés dans un environnement Python. Les analyses CBFEM ont été réalisées via l'API REST IDEA StatiCa Connection.

Résultats

EN 1993-1-8 et AISC 360-22 produisent des résultats quasi identiques, car ils reposent sur la même méthodologie. Le projet de norme Fpr EN 1993-1-8 introduit cependant des améliorations pour les assemblages en profils creux circulaires (CHS). Le projet prédit une résistance généralement moins conservative que EN 1993-1-8 — jusqu'à 55 % pour les paramètres sélectionnés — et ses résultats corrèlent mieux avec la méthode des éléments finis basée sur les composants (CBFEM).

Exemple de comparaison d'un assemblage X entre CBFEM et Fpr EN 1993-1-8 avec la contrainte normale dans la membrure principale

Les résultats CBFEM pour les cas sans précharge de la membrure principale sont généralement en accord avec les dispositions normatives. Lorsque la membrure principale est préchargée, les résultats CBFEM s'écartent toutefois des codes. Des investigations complémentaires seront menées pour déterminer si la fonction de réduction de résistance actuellement prévue par les codes pour les membrures principales préchargées nécessite une amélioration.

Exemples de vérification :

• Conception des assemblages acier par la méthode des éléments finis basée sur les composants : chapitre CHS 
• Conception des assemblages acier par la méthode des éléments finis basée sur les composants : chapitre RHS 

Accéder à la thèse complète ici : Conception des assemblages en profils creux : Comparaison des méthodes de calcul

GitHub avec l'ensemble du projet : Conception des assemblages en profils creux : Comparaison des méthodes de calcul