Comparaison des résultats LBA et GMNIA dans IDEA Member avec les données expérimentales et la solution numérique
1. Objectif
L'objectif de cet article est la vérification du module LBA (analyse de bifurcation linéaire) et la validation du module GMNIA (analyse non linéaire géométrique et matérielle avec imperfections) de l'application IDEA StatiCa Member. Les charges critiques résultantes d'IDEA Member sont comparées à une solution numérique issue de [1], et les résistances résultantes sont comparées à la fois aux données expérimentales et à la solution numérique de [1].
2. Description du modèle
Un total de 9 cas individuels a été analysé. Ces cas ont été tirés de l'étude [1], la désignation des éprouvettes individuelles a été conservée (A1–A3), (A4–A6) et (E1–E3). Les dimensions réelles de la section transversale ont été prises en compte, ainsi que les propriétés matérielles réelles. Deux ensembles différents de conditions aux limites ont été étudiés (BC1 – rigide, BC2 – articulé uniaxialement), avec également une variation de l'élancement relatif du poteau.
Fig. 1 : Conditions aux limites (de gauche à droite) rigide (A1–A3) ; articulé uniaxialement (A4–A6) ; rigide (E1–E3)
3. Résultats
Les données d'entrée et les résultats du calcul sont résumés dans le Tableau 1. Les dimensions de la section transversale et les propriétés matérielles sont présentées, ainsi que la valeur de l'imperfection initiale e0 supposée égale à L/300. Cette valeur est basée sur [2], où il est démontré qu'elle décrit le mieux le comportement des cornières en compression.
La charge critique d'IDEA Member (indice M) est comparée à une solution numérique [1] (indice FEM). La résistance ultime d'IDEA Member (indice M) est comparée à une solution numérique [1] (indice FEM) ainsi qu'aux données expérimentales (NR).
Tab. 1 : Dimensions de la section transversale, propriétés matérielles et résultats
3.1. Analyse de flambement linéaire
Les résultats de la vérification LBA sont satisfaisants ; les charges critiques des deux solutions logicielles sont très similaires dans tous les cas sauf un (A4), où la différence de résultats est de 13 %. Dans tous les autres cas, la différence est inférieure à 5 %.
Graphique 1 : Valeurs de charge critique pour les éprouvettes étudiées
Graphique 2 : Comparaison des charges critiques – FEM vs. CBFEM
Fig. 2 : Première forme de mode de flambement issue de l'analyse LBA (éprouvette A6)
3.2. Analyse non linéaire géométrique et matérielle avec imperfections
Les résultats de la validation GMNIA montrent un bon accord avec les données expérimentales.
Un bon accord est également observé lors de la vérification des résultats CBFEM par rapport à la solution FEM, avec un écart maximal inférieur à 5 %.
Graphique 3 : Valeurs de résistance ultime
Graphique 4 : Comparaison des résistances ultimes – FEM vs. CBFEM
Fig. 3 : Résultats GMNIA – déformation plastique à la résistance ultime (éprouvette A6)
4. Bibliographie et références
[1] Kettler, M., Lichtl, G., Unterweger, H. Experimental tests on bolted steel angles in compression with varying end supports. Journal of Constructional Steel Research. 155 (2019). 301-315.
[2] Kettler, M., Taras, A., Unterweger, H. Member capacity of bolted steel angles in compression: Influence of realistic end supports. Journal of Constructional Steel Research. 130 (2017). 22–35.