Il existe différentes formes de ce phénomène complexe. En général, on distingue 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 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 qui le compose. Un chargement supplémentaire peut entraîner des déformations importantes et quelque peu imprévisibles, pouvant conduire à une perte complète de la capacité portante de l'élément.
IDEA StatiCa est là pour aider les ingénieurs face au flambement global et local des éléments en acier.
Flambement des assemblages
Le flambement n'est généralement pas un problème important dans les assemblages, mais il convient de vérifier qu'il n'y a pas de problème de flambement et que les résultats de l'analyse de résistance, qui n'utilise qu'une analyse géométriquement linéaire, sont corrects. Bien entendu, lorsqu'un détail inapproprié est utilisé, le flambement peut facilement se produire...
IDEA StatiCa Connection permet d'effectuer une analyse de flambement linéaire 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 au flambement. Des informations générales sur l'analyse de flambement dans IDEA StatiCa se trouvent dans notre Theoretical background.
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 contraire, les facteurs critiques de la charge doivent être interprétés en fonction de la norme suivie. Et finalement, c'est à l'ingénieur de décider si le résultat de l'analyse est satisfaisant ou non. Voir les parties correspondantes du Theoretical Background : Analyse de flambement selon l'Eurocode et Analyse de flambement selon l'AISC.
La valeur limite peut également différer pour les formes de flambement se produisant sur l'élément structurel ou pour les formes lorsqu'une plaque supplémentaire de 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, avec l'interprétation des résultats, a été présenté lors d'un de nos webinaires Connection Wednesdays.
Les comparaisons des résultats d'IDEA StatiCa Connection avec d'autres outils se trouvent 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 compliquée...
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 réalisée 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 de stabilité, la réalisation d'une analyse de flambement linéaire peut vous aider à détecter les zones dangereuses et fournir un facteur pour le point de bifurcation d'Euler.
L'article Éléments à parois minces (formés à froid) répertorie les facteurs importants à prendre en compte lors de l'analyse des sections à parois minces dans IDEA StatiCa. De plus, le sujet est abordé dans l'enregistrement du webinaire Éléments à parois minces – problèmes de flambement.
- Effectuez une analyse de flambement linéaire et évaluez soigneusement chaque forme de flambement ; les 5 premières formes de flambement présentées pourraient ne pas suffire.
- Ne comptez pas sur la plasticité des éléments à parois minces et limitez plutôt la contrainte de von Mises à la limite d'élasticité, voire à une valeur inférieure.
- Soyez conscient que le flambement local non pris en compte peut redistribuer les efforts internes dans les composants de manière différente.
- Soyez conscient que la rigidité des composants peut varier en fonction de différents modes de rupture ou de leur combinaison.
- Soyez conscient que les vérifications et le détaillage des composants présentés (par exemple boulons, soudures) suivent les guides destinés aux éléments standards. Les vérifications normatives des éléments à parois minces peuvent varier, et dans ce cas les tests fournis ne sont 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 en conclusion de plusieurs méthodes et procédures utilisées.
Flambement d'élément
Il y a deux ans, IDEA StatiCa a lancé une nouvelle application dédiée à l'évaluation du comportement au flambement des éléments structurels entiers. Le modèle CBFEM avancé et bien établi, connu de l'application Connection, a été implémenté dans IDEA StatiCa Member pour réaliser différents niveaux d'analyse. 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'analyse :
- MNA – Analyse matériellement non linéaire, pour vérifier la contrainte/déformation dans les sections le long de l'élément.
- LBA – Analyse de flambement linéaire (stabilité), évalue les valeurs propres et modes propres linéaires (facteurs critiques et formes de flambement). Sur la base de ces valeurs, l'ingénieur choisit celle à 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 matérielle et géométrique (incluant les imperfections). Une déformation plastique de 5 % est fixée comme limite pour la vérification normative.
Pour vous familiariser avec les fondamentaux d'IDEA StatiCa Member, nous vous recommandons de lire le Theoretical background d'IDEA StatiCa Member pour mieux comprendre ses capacités. Bien entendu, plusieurs vidéos présentent 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 à partir de zéro ou dans un flux de travail BIM. Certaines considérations importantes sont abordées dans l'enregistrement du webinaire Que faut-il savoir avant de commencer à utiliser l'application IDEA StatiCa Member ? et dans ces deux articles : Impact des conditions 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 permet de vérifier non seulement la contrainte/déformation mais aussi les formes 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 afin de déterminer les formes de flambement et les facteurs de l'élément structurel.
Les deux applications sont disponibles en version d'essai gratuite de 14 jours.
