Rigidité d'assemblage et son utilisation dans l'analyse globale

Le diagramme moment-rotation est l'un des résultats de l'application Connection d'IDEA StatiCa. Il donne un comportement assez précis d'un assemblage particulier soumis à un chargement statique particulier. Mais que se passe-t-il s'il existe différents types de chargement ? Si ce chargement est dépassé et que des déformations plastiques importantes se produisent ? S'il existe des tolérances de fabrication relativement élevées ?

Classification

L'effet le plus important porte sur :

1. Les efforts intérieurs dans la structure, aussi bien dans les éléments que dans les assemblages (état limite ultime)
2. Les déformations (état limite de service)

L'Eurocode EN 1993-1-8:2005 traite cette question au Chapitre 5. Les assemblages poutre-poteau sont classifiés selon la rigidité initiale comme suit :

• Articulé - l'assemblage ne transmet aucun moment fléchissant
• Semi-rigide - l'assemblage transmet une partie des moments fléchissants et son comportement doit être pris en compte dans l'analyse globale
• Rigide - l'assemblage n'a aucun effet sur l'analyse, les éléments sont reliés rigidement entre eux

Vous avez peut-être remarqué que la norme ne mentionne pas les assemblages en console. Cela est dû au fait que la classification n'est pas importante. L'assemblage en console doit toujours transmettre le moment fléchissant total.

Assemblages dans l'analyse globale

Aucun assemblage n'est idéalement articulé ou rigide, mais les limites de classification de l'article 5.2.2.5 ont été établies pour limiter l'erreur à :

• 5 % pour les efforts intérieurs 
• 20 % pour les déformations

Cette erreur possible est illustrée dans la figure suivante avec l'exemple d'une poutre raccordée à un poteau aux deux extrémités. La courbe bleue représente le moment fléchissant aux assemblages et la courbe rouge le moment fléchissant en travée de la poutre. Les efforts intérieurs ne varient pratiquement pas dans les zones articulée et rigide, mais varient rapidement dans la zone semi-rigide. Notez également l'échelle logarithmique pour la rigidité en flexion. Cela signifie que la rigidité peut varier jusqu'à 100 fois et n'aura qu'un très faible effet si l'assemblage reste dans la zone rigide ou articulée.

Tout cela signifie que nous pouvons utiliser un assemblage rigide ou articulé dans l'analyse globale sans nous préoccuper de sa rigidité réelle.

Mais que faire pour les assemblages semi-rigides ?

IDEA StatiCa représente le comportement de l'assemblage comme s'il était neuf et chargé une seule fois avec un cas de charge particulier. Mais il existe de nombreuses incertitudes. L'assemblage peut avoir subi des déformations plastiques dans le passé, il peut être rouillé et les ouvriers peuvent avoir utilisé des méthodes peu orthodoxes pour assembler le joint et éliminer les tolérances de fabrication. Pour les assemblages semi-rigides, la rigidité initiale n'est utilisée dans l'analyse globale que si M_j,Ed ne dépasse jamais 2/3 M_j,Rd pendant toute la durée de vie de la structure. Cela se produit rarement, mais cela peut constituer une première étape pour déterminer M_j,Ed. Si le moment fléchissant de calcul dépasse 2/3 M_j,Rd dans un cas de charge quelconque, la rigidité initiale réduite par le facteur \(\eta\) du Tableau 5.2 doit être utilisée dans l'analyse globale :

Résumé

Dans la plupart des cas, la rigidité initiale (et non la rigidité sécante) fournie en résultat par IDEA StatiCa Connection doit être utilisée dans l'analyse globale. La rigidité initiale évaluée à 2/3 M_j,Rd est utilisée pour la classification des assemblages.

• Assemblages rigides - conserver les éléments solidarisés au nœud
• Assemblages articulés - ajouter une rotule parfaite
• Assemblages semi-rigides :
  • M_j,Ed < 2/3 M_j,Rd - utiliser S_j,ini
  • M_j,Ed > 2/3 M_j,Rd - utiliser S_j,ini / \(\eta\)

Téléchargements joints

• 0035_Joint stiffness and its influence on design of steel structural elements EN 3.pdf (PDF, 489 kB)