Comportement Mécanique en Torsion des Structures Multi-matériaux et instabilité de déversement. Application aux Structures Mixtes Acier-Bois et Composites-bois

Abstract

Dans la construction, les structures multi-matériaux peuvent être une solution très efficace sur le plan mécanique. En effet, l’hybridation permet de renforcer les profilés ouverts (en I, en C …, en acier ou en GFRP), face aux instabilités structurelles comme le déversement. Cette étude examine le comportement en flexion à court terme et jusqu’à rupture, des poutres hybrides acier-bois et composite-bois. Plusieurs configurations ont été étudiées avec une connexion par boulonnage. Les résultats des essais ont montré un gain remarquable de la capacité portante apporté par les poutres en bois non classé, par retard de déversement des profilés (GFRP ou acier). Des simulations numériques de comportement à la ruine de ces structures hybrides par éléments finis volumiques ont été effectuées, en introduisant la non linéarité géométrique de ces éléments. Une très bonne prédiction de la charge de ruine par déversement sont obtenue avec des écarts faibles (de l’ordre de 4%). Des différences plus importantes peuvent être relevées sur les flèches (de l’ordre de 20%) du fait de la variabilité et l’hétérogénéité du bois non prises en compte dans le modèle. Une étude paramétrique a montré l’influence des propriétés du bois ou de la disposition des boulons sur le comportement des poutres hybrides. Cette étude ouvre la voie à une nouvelle hybridation des matériaux de construction afin d’optimiser leur utilisation dans le secteur de la construction.