Analyse Des Assemblages Poteau-Poutre Semi Rigides En Acier Par La Méthode Des Eléments Finis

Abstract

Steel portal frames were traditionally designed assuming that beam-to-column joints are ideally pinned or fully rigid. This simplifies the analysis and structural design processes but at the expense of not obtaining a detailed understanding of the behaviour of the joints, which in reality, have finite stiffness and are therefore semi-rigid. The last century saw the evolution of analysis methods of semi-rigid joints. Studies agree that in frame analysis, joint rotational behaviour should be considered. This is usually done by using the moment–rotation curve. Models such as analytical, empirical, experimental, informational, mechanical and numerical can be used to determine joint mechanical behaviour. The most popular is the mechanical model, with several variances (e.g. Component Method). This thesis aims to characterize the end-plate beam-to-column joints using the components method of EC03. Then, a 3D finite element model is developed based on the mechanical model of the component method using the multi-purpose software package ABAQUS. The proposed finite element (FE) model takes into account material and geometrical non-linearities, initial imperfection, contact between adjacent surfaces and the pretension force in the bolts. The proposed FE model has been successfully validated against the results obtained from the component method. The EC3 part 1.8 approach is used to evaluate the end-plate bolted joint's resistance and initial stiffness. The results are examined with respect to the failure modes, the evolution of the resistance, the initial stiffness, and the rotation capacity...تم تصميم الهياكل الفولاذية بشكل تقليدي على افتراض أن الوصلات عمود-عارضة مثبتة بشكل مفصلي أو صلبة تما ً ما. هذا يبسط التحليل وعمليات التصميم الإنشائي ولكن على حساب عدم الحصول على فهم مفصل لسلوك الوصلات ، والتي في الواقع لها صلابة محدودة وبالتالي فهي شبه صلبة. شهد القرن الماضي تطور طرق تحليل المفاصل شبه الصلبة. تتفق الدراسات على أنه ينبغي أخذ سلوك دوران الوصلات بعين الإعتبار في تحليل الهياكل المعدنية. يتم ذلك عادةً باستخدام منحنى عزم الدوران. يمكن استخدام نماذج تحليلية ,تجريبية ,معلوماتية, ميكانيكية أورقمية لتحديد السلوك الميكانيكي للوصلة. الأكثر ختلا شيو ً عا هو النموذج الميكانيكي ، مع العديد من الا فات (مثل طريقة المركبات). هذه الأطروحة تهدف إلى توصيف الوصلات الطرفية من النوع عمود-كمرة باستخدام طريقة المركبات المعتمدة في .EC03بعد ذلك ، تم تطوير نموذج العناصر المنتهية ثلاثية الأبعاد إعتمادا على النموذج الميكانيكي لطريقة المركبات باستخدام حزمة البرنامج متعدد الأغراض . ABAQUSيأخذ نموذج العناصر المحدودة المقترحة ) (FEفي الاعتبار المواد غير الخطية الهندسية ، والعيوب الأولية ، والتلامس بين الأسطح المجاورة وقوة الشد في البراغي. تم التحقق بنجاح من صحة النموذج المقترح و ذلك من خلال مقارنته مع النتائج التي تم الحصول عليها من طريقة المركبات. تم استخدام تنظيم EC3 الجزء 8-1لتقييم مقاومة مفصل الصفيحة الطرفية والصلابة الأولية. تم أيضا فحص النتائج فيما يتعلق بأنماط الفشل ، وتطور المقاومة ، والصلابة الأولية ، وقدرة الدوران