Le flambement exige une réflexion critique !

Il existe différentes formes de ce phénomène complexe. De manière générale, on peut distinguer le flambement global des éléments structurels (poteaux élancés en compression, déversement des poutres fléchies) et le flambement local des plaques (en compression ou en cisaillement). Lorsque la charge critique est atteinte, le composant change de forme pour adopter une nouvelle configuration énergétiquement plus favorable : il flambe. Et cela peut se produire même si la contrainte dans le composant est bien inférieure à la résistance du matériau dont il est constitué. Un chargement supplémentaire peut provoquer des déformations importantes et quelque peu imprévisibles, pouvant conduire à une perte totale de la capacité portante de l'élément.

IDEA StatiCa est là pour aider les ingénieurs avec le flambement global et local des éléments acier. 

Flambement d'un assemblage

Le flambement n'est généralement pas un problème majeur dans les assemblages ; cependant, il convient de vérifier qu'il n'existe pas de problèmes de flambement et que les résultats de l'analyse de résistance, qui utilise uniquement une analyse géométriquement linéaire, sont corrects. Bien entendu, lorsqu'un détail inapproprié est utilisé, le flambement peut facilement se produire...

IDEA StatiCa Connection est capable d'effectuer une analyse linéaire de flambement d'un modèle d'assemblage. Les résultats sont présentés sous forme de modes de flambement. La charge critique, à laquelle le flambement du modèle parfait se produit, est calculée pour chaque mode de flambement. La charge critique est présentée par des multiplicateurs de la charge agissant sur l'assemblage. En fonction du mode de flambement et du multiplicateur de charge critique, l'utilisateur peut déterminer une conception sûre vis-à-vis du flambement. Des informations générales sur l'analyse de flambement dans IDEA StatiCa peuvent être trouvées dans notre Contexte théorique.

Vous recherchez l'analyse de flambement dans l'application ? Suivez simplement le tutoriel pour EN ou pour la norme AISC.

Contrairement aux autres types d'analyses, l'analyse de flambement ne fournit pas de réponse claire de type conforme/non conforme. Au lieu de cela, les facteurs critiques de charge doivent être interprétés en fonction de la norme appliquée. Et en fin de compte, c'est l'ingénieur qui décide si le résultat de l'analyse est satisfaisant ou non. Consultez les parties correspondantes du Contexte théorique : Analyse de flambement selon l'Eurocode et Analyse de flambement selon l'AISC.

La valeur limite peut également différer selon que les modes de flambement se produisent sur l'élément structurel ou lorsqu'une plaque supplémentaire dans l'assemblage flambe.  Ce sujet est présenté dans l'article suivant : Flambement global vs. flambement local. Qu'est-ce que cela signifie ?

Un autre exemple d'analyse de flambement réalisée sur l'assemblage d'un contreventement, accompagné de l'interprétation des résultats, a été présenté lors de l'un de nos webinaires Connection Wednesdays.

Les comparaisons des résultats de IDEA StatiCa Connection avec d'autres outils peuvent être trouvées dans les exemples de vérification. 

Flambement des éléments à parois minces (formés à froid)

Pour les sections à parois minces, la situation est encore plus complexe...

IDEA StatiCa Connection est principalement dédié à l'évaluation des assemblages d'éléments laminés à chaud qui ne sont pas significativement affectés par le flambement. L'analyse géométriquement linéaire et matériellement non linéaire est effectuée en raison de son calcul rapide et stable. Cependant, ce type d'analyse ne prend pas en compte la perte de stabilité. Si vous devez étudier le comportement en stabilité, la réalisation d'une analyse linéaire de flambement peut vous aider à détecter les zones dangereuses et à fournir un facteur pour le point de bifurcation d'Euler.

L'article Éléments à parois minces (formés à froid) liste les facteurs importants à prendre en compte lors de l'analyse de sections à parois minces dans IDEA StatiCa. Le sujet est également abordé dans l'enregistrement du webinaire Éléments à parois minces – problèmes de flambement.

• Effectuez une analyse linéaire de flambement et évaluez soigneusement chaque mode de flambement ; les 5 premiers modes de flambement présentés peuvent ne pas être suffisants.
• Ne vous fiez pas à la plasticité des éléments à parois minces et limitez plutôt la contrainte de von Mises à la limite d'élasticité, voire en dessous.
• Sachez que le flambement local, qui n'est pas pris en compte, peut redistribuer différemment les efforts internes dans les composants.
• Sachez que la rigidité des composants peut être différente en raison de différents modes de rupture ou de leur combinaison.
• Sachez que les vérifications et le dimensionnement des composants présentés (par ex. boulons, soudures) suivent les guides pour les éléments standard. Les vérifications normatives des éléments à parois minces peuvent varier, et les tests fournis ne sont alors pas corrects.

En général, IDEA StatiCa Connection peut être utilisé pour modéliser le comportement des assemblages à parois minces (formés à froid), mais pour la vérification normative complète, d'autres outils doivent être utilisés, et la décision finale doit être prise comme conclusion de plusieurs méthodes et procédures utilisées.

Flambement des éléments

Il y a deux ans, IDEA StatiCa a introduit une nouvelle application dédiée à l'évaluation du comportement au flambement d'éléments structurels complets. Le modèle CBFEM avancé et bien établi, connu de l'application Connection, a été implémenté dans IDEA StatiCa Member pour effectuer différents niveaux d'analyses. Avec cet outil, l'analyse géométriquement et matériellement non linéaire peut être réalisée, en tenant compte même des imperfections géométriques.

Le modèle d'analyse de Member propose 3 types d'analyses :

• MNA – Analyse Matériellement Non Linéaire, pour vérifier la contrainte/déformation dans les sections le long de l'élément.
• LBA – Analyse Linéaire de Flambement (stabilité), évalue les valeurs propres et modes propres linéaires (facteurs critiques et modes de flambement). Sur la base de ces valeurs, l'ingénieur choisit lequel prendre en compte pour l'analyse non linéaire GMNIA et saisit les valeurs des imperfections géométriques. 
• GMNIA – Analyse Géométriquement et Matériellement Non Linéaire avec Imperfections, évalue la contrainte/déformation le long de l'élément dans une analyse non linéaire matériellement et géométriquement (incluant les imperfections). Une déformation plastique de 5 % est fixée comme limite pour la vérification normative.

Pour vous familiariser avec les fondamentaux de IDEA StatiCa Member, nous recommandons de lire le Contexte théorique de IDEA StatiCa Member pour mieux comprendre ses capacités. Bien entendu,  il existe plusieurs vidéos présentant la puissance de l'outil. Vous pouvez commencer par le webinaire d'introduction : IDEA StatiCa Member – Solution pour le flambement. 

Les tutoriels pratiques sur IDEA StatiCa Member vous aideront à commencer à utiliser l'application, que ce soit de zéro ou dans un flux de travail BIM. Certaines considérations importantes sont abordées dans l'enregistrement du webinaire Ce qu'il faut savoir avant de commencer à utiliser l'application IDEA StatiCa Member ? et dans ces deux articles : Impact des conditions aux limites et Imperfections.

Le processus de vérification de la nouvelle application est terminé et les études ont été publiées en collaboration avec des équipes universitaires. Vous pouvez consulter plusieurs exemples de vérification.

En résumé

Il est toujours nécessaire de faire appel à votre sens de l'ingénierie et à votre jugement lors de l'étude des problèmes de flambement d'une structure de génie civil. Néanmoins, IDEA StatiCa peut vous y aider. 

• Pour la vérification des assemblages acier, il existe IDEA StatiCa Connection qui peut vérifier non seulement la contrainte/déformation, mais aussi les modes de flambement les plus critiques et la charge critique correspondante. 
• La stabilité globale peut être analysée dans IDEA StatiCa Member, qui permet aux ingénieurs d'effectuer l'analyse géométriquement et matériellement non linéaire avec imperfections pour trouver les modes de flambement et les facteurs de l'élément structurel.

Les deux applications sont disponibles en essai gratuit de 14 jours pour être testées.