Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Ce mémoire de maîtrise, qui s’inscrit dans la compréhension des différentes modes d’instabilité telle que le flambement, le déversement et le voilement local, traite plus spécifiquement des différents aspects pouvant affecter la stabilité des cadres rigides en acier qui sont libres de se déplacer latéralement. À cet effet, la charge critique de flambement d'un élément de compression ou d'une structure dans sa globalité et calculée à partir d'une analyse élastique linéaire d'une structure parfaite idéalisée, ne correspond pas forcément à la charge réelle pouvant provoquer l’instabilité de ladite structure. La charge critique de flambement ainsi calculée ne fournit pas suffisamment d'informations pour déterminer quand la ruine, due à l'instabilité de la structure dans son ensemble, se produira. Pour obtenir ces informations cruciales, il est nécessaire de prendre en compte les imperfections géométriques initiales ainsi que le comportement inélastique des structures et des matériaux qui les composent. Pour se faire, ce mémoire traite du calcul des charges critiques de flambement par différentes méthodes ainsi que l’influence des imperfections géométriques sur le comportement des composants structuraux et sur l’ensemble de la structure. Les effets du second ordre, tant sur le comportement local (P-δ) que global (P-Δ) y sont largement couverts. On y retrouve également l’étude de plusieurs cas de figures rencontrés en pratique ainsi qu’une analyse comparative des différentes normes en vigueur. Ce mémoire fut d’ailleurs élaboré afin de permettre aux ingénieurs praticiens d’identifier et d’évaluer les paramètres potentiels qui influencent le phénomène de la stabilité. Son contenu y est suffisamment large pour que les professionnels oeuvrant dans le domaine de la conception des charpentes d’acier, puissent en bénéficier. À l’aide de ce mémoire, l’ingénieur sera en mesure de sélectionner, concevoir et spécifier de manière appropriée, des structures d’acier répondant aux critères de conceptions et ce en conformité avec les spécifications techniques en vigueur et les règles de bonnes pratiques.

This Master thesis is in line with the understanding of the different modes of instability such as buckling, lateral torsional buckling and local buckling, deals more specifically with the different aspects that can affect the stability of sway rigid steel frames. For this purpose, the critical buckling load for a compression element or for the structure, determined based on linear elastic analysis of a perfect idealized structure, does not necessarily correspond to the actual load that can cause the structural instability. The calculated critical buckling load does not provide enough information to determine when failure, due to instability of the overall structure, will occur. To obtain this critical information, it is necessary to consider the initial geometric imperfections as well as the inelastic behavior of the structures and materials that compose them. In order to cover those aspects, this thesis deals with the calculation of critical buckling loads by different methods as well as the influence of geometric imperfections on the behavior of the structural components and on the whole structure. Second-order effects on both local (P-δ) and global (P-Δ) behavior are largely covered. It also includes the study of several cases encountered in practice and a comparative analysis of the various technical specifications used around the world. This work has been produce to enable practicing engineers to identify and evaluate the potential parameters that influence the phenomenon of stability. The thesis content is wide enough to allow professionals working in the field of structural steel design, to take advantage and benefit from this content. With the aid of this thesis, the engineer will be able to select, design and specify in an appropriate manner, steel structures meeting the design criteria and in accordance with the technical specifications and the rules of good practice.