Les connaissances scientifiques évoluent avec le temps et le sujet de la résistance des sections en acier de classe 3 ne fait pas exception à la règle. Dans l'Eurocode 3 "Conception des structures en acier", il est supposé que ces sections sont limitées au niveau de la résistance élastique, même si aujourd'hui nous reconnaissons qu'une redistribution plastique interne peut, parfois de manière significative, augmenter leur capacité à résister aux efforts. Il est temps de mettre à jour la deuxième génération des Eurocodes !
Projets de recherche SEMI-COMP et SEMI-COMP+
Deux projets de recherche financés par le RFCS (Research Fund for Coal and Steel) ont apporté une méthode de calcul plus économique pour les sections en acier de classe 3 :
- SEMI-COMP "Résistance plastique des sections en acier semi-compactes – un calcul plus économique" (RFSR-CT-2004-00044)
- SEMI-COMP+ "Action de valorisation de la résistance plastiques des sections en acier semi-compactes – un calcul plus économique" (RFS2-CT-2010-00023)
Avant les résultats de ces deux projets de recherche, les sections de classe 3 ne pouvaient compter que sur leurs propriétés de résistance élastique. La nouvelle approche proposée autorise les propriétés de résistance plastique jusqu'à un certain degré - une sorte de résistance élasto-plastique qui est plus élevée que la simple utilisation des propriétés élastiques. La conclusion ? Le matériau en acier peut être utilisé de manière plus économique. Une situation gagnant-gagnant.
Le premier projet s'est achevé en 2008 après trois ans de recherche. Le résultat a été un modèle de calcul qui est entièrement conforme aux principes de l'Eurocode 3 et qui permet en même temps d'augmenter la résistance de calcul des profilés de classe 3. Ce modèle a été validé par des essais numériques et expérimentaux.
Le deuxième projet de recherche visait à diffuser aux professionnels la procédure de calcul nouvellement développée par le biais de directives de conception, d'un logiciel spécifique appelé "Semi-Comp Design" et de séminaires. De plus amples informations sur ces directives peuvent être trouvées sur le site web suivant : www.tugraz.at/en
Intégration des résultats de SEMI-COMP+ dans la prochaine génération de la norme EN 1993-1-1
Le calcul des sections semi-compactes sera intégrée dans la prochaine génération de la norme EN 1993-1-1 et elle soutient la même approche que celle proposée par les conclusions de SEMI-COMP+. Dans le projet final, elle se trouve à l'annexe B. La conception des sections semi-compactes dans la version préliminaire de la prochaine génération de l'EN 1993-1-1 prend en charge les types de profilés suivants :
- profilés en I ou en H (laminés ou soudés)
- profilés en tubes soudés RHS ou doublement symétriques
- Profilés creux circulaires ou elliptiques
Approche de calcul SEMI-COMP+
Comme indiqué précédemment, cette approche fournit des résistances de calcul élasto-plastiques pour les profilés de classe 3. Elle peut être interprétée comme une interpolation linéaire entre les résistances plastiques et élastiques, ce qui est illustré ci-dessous par les lignes en pointillées :
Si la ligne en pointillée est laissée de côté dans l'approche actuelle, une classe 3 présente une chute énorme de la résistance à la flexion pour les profilés de classe 3, car elle passe brusquement des résistances plastiques aux résistances élastiques. Grâce à la ligne en pointillée (élasto-plastique), on obtient des résistances plus importantes pour les profilés de classe 3 en raison de la transition linéaire entre le domaine plastique et élastique.
Sections I ou H
Le tableau 13 de la publication SEMI-COMP+ offre une méthode simple pour déterminer les valeurs de conception élasto-plastiques pour les sections I ou H de classe 3 :
Sections RHS
Le tableau 14 de la publication SEMI-COMP+ propose une méthode simple pour déterminer les valeurs de calcul élasto-plastiques pour les sections RHS de classe 3 :
Limites de classification modifiées
Le projet de recherche SEMI-COMP+ a révélé que les limites de classification dans l'actuelle EN 1993-1-1 ne répondent pas au niveau de sécurité demandé par l'ESDEP (European Steel Design Program). Les modifications sont utilisées dans SCIA Engineer comme spécifié à l'adresse suivante : help.scia.net/webhelplatest/
La modification est mentionnée dans le tableau 8 de la publication SEMI-COMP+, comme indiqué ci-dessous :
Implémentation dans SCIA Engineer
SCIA Engineer a implémenté la méthode de conception plus économique selon SEMI-COMP+ depuis la version 17. Elle est activée par défaut et fournit ainsi la solution la plus économique. Le paramètre est situé dans la configuration de l'acier où il peut être activé ou désactivé :
Lorsque ce paramètre est activé et que la section est classée en classe 3 et de type I-/H ou RHS, l'approche SEMI-COMP+ est utilisée comme illustré ci-dessous pour un exemple avec un profil HE300AA :
Les modules de section W3,y et W3,z sont des valeurs interpolées entre le module de section élastique et le module de section plastique. Les valeurs c/tref indiquent de quel côté les valeurs interpolées sont les plus proches. Une valeur c/tref proche de 0 signifie que le module de section interpolé est plus proche du module de section plastique, tandis qu'une valeur c/tref proche de 1 signifie que le module de section interpolé est plus proche du module de section élastique..
Vous trouverez plus d'informations sur l'implémentation dans SCIA Engineer à l'adresse suivante : help.scia.net/webhelplatest/
Sources :
- Projet de valorisation Semi-Comp+, N° RFS2-CT-2010-00023, Informations générales, 22 mars 2012
- prEN 1993-1-1:2020 (annexe B)