Academic literature on the topic 'Structures mixtes acier-béton'

Dans ce travail, nous avons tout d'abord étudié l'influence des principaux paramètres tels que le mode de construction de la dalle de compression, l'état de surface des substrats, la nature de l'adhésif et l'épaisseur irrégulière du joint sur les performances mécaniques des poutres mixtes collées de 3. 3 m de portée. L'instrumentation par des jauges électriques et des capteurs inductifs nous a permis de déterminer la répartition des déformations dans les corps d'épreuve ainsi que de mesurer le glissement et le soulèvement relatifs de la dalle par rapport au profilé métallique. Ensuite, nous avons réalisé un test expérimental en flexion trois points sur une poutre mixte collée de 8. 5 m de portée afin d'analyser le comportement mécanique de la structure collée en vraie grandeur. Nous montrons qu'en utilisant un adhésif époxyde au comportement rigide comme élément d'assemblage dans les poutres mixtes acier-béton et en appliquant un sablage des surfaces des deux substrats, le collage peut assurer une connexion parfaite entre l'acier et le béton. Nous montrons également que la dalle de compression peut être réalisée par plusieurs éléments, en béton préfabriqué, collés bout à bout. Et finalement, en comparant le comportement mécanique des poutres mixtes collées avec une épaisseur irrégulière du joint dans le sens transversal et longitudinal avec celui d'une poutre mixte collée avec une épaisseur de joint régulière, on peut tolérer une variation de l'épaisseur du joint d'adhésif d'une amplitude de 2 mm dans le sens transversal et de 4 mm dans le sens longitudinal de la poutre. En conclusion, le collage peut se substituer aux connecteurs métalliques et assurer la mixité recherchée<br>This study concerns the experimental and theoretical analysis of the mechanical behaviour of the steel-concrete composite beams assembled with an adhesive joint. First, we studied the effect of the main parameters such as the construction method of the concrete slab, the surface state of the substrates, the adhesive nature and the irregular thickness of the adhesive joint on mechanical performances of the glued composite beams of 3. 3 m of span. The use of strain gauges and inductive sensors enabled us to characterize the strains distribution in these beams and to measure the relative displacements between concrete slab and steel girder. In the second time, we carried out a bending experimental test on a full-scale of glued composite beam, (8. 5 m of span) in order to analyze the mechanical behaviour of the full-scale glued structure. Using an epoxy adhesive with the rigid behaviour to bond concrete slab to steel girder and sanding the surfaces of the two substrates steel and concrete, we showed that the connection by bonding with adhesive can ensure a perfect connexion between steel and concrete. We also showed that the concrete slab can be carried out by several precasted concrete elements glued together. Finally, the comparison beteween the mechanical behavior of the composite beams glued with an irregular thickness of the adhesive joint, in the transverse and longitudinal direction, and that of a composite beam glued with a regular thickness of adhesive joint, allowed us to tolerate a variation in the thickness of the adhesive joint of 2 mm in the transverse direction of the beam and of 4 mm in the longitudinal one. In conclusion, bonding can replace the metal connectors and allows to concrete slab and steel girder to act as unit alone

Dans les zones de forte séismicité, il convient que les ossatures en portiques soient capables d’offrir une capacité suffisante de dissipation de l’énergie sismique au moyen de déformations cycliques plastiques dans les zones dissipatives. Afin de permettre la formation du plus grand nombre possible de rotules plastiques et de dissiper l'énergie sismique des ossatures en portiques de façon optimale, ces zones devraient e��tre principalement situées dans des rotules plastiques formées dans les poutres, dans les assemblages poteau-poutre et dans les poteaux situés à la base de la structure. Cette dissipation est maximale si les articulations plastiques apparaissent dans les poutres plutôt que dans les assemblages poteau-poutre, mais cela implique que les parties non-dissipatives possèdent une sur-résistance suffisante. Il est donc clair que cette méthode de conception dépend fortement des caractéristiques mécaniques réelles des matériaux : il faut s'assurer que les zones dissipatives se forment réellement là où elles sont prévues par le dimensionnement, en tenant compte de la distribution statistique des caractéristiques mécaniques dans la structure. La possibilité que la limite d’élasticité actuelle de l'acier soit plus élevée que la limite d'élasticité nominale dans les zones dissipatives doit être prise en compte par un facteur de sur-résistance du matériau pour le dimensionnement des zones non-dissipatives. En dépit du fait que ce point soit essentiel dans la conception parasismique, la valeur à donner à ce facteur de sur-résistance varie dans les dispositions des différentes normes. Par ailleurs, ces normes ne fournissent pas de limitations adéquates sur les caractéristiques mécaniques des produits en acier, bien qu’elles soient directement liées au facteur de sur-résistance choisi. Pour ces raisons, le projet européen de recherche RFCS OPUS vise à définir des règles harmonisées et entre les normes de production et les règlements structurels pour les structures en acier et mixtes acier-béton situés dans les zones à haut risque sismique. Cette thèse présente l'étude de l'effet des propriétés des matériaux sur le dimensionnement des ossatures de type portiques mixtes réguliers. A partir de la collecte des caractéristiques mécaniques de profilés et de barres d'armature de différents grades produits dans différentes usines sidérurgiques européennes, une évaluation statistique de leurs paramètres mécaniques a été effectuée. Ensuite, plusieurs portiques mixtes ont été conçus selon les recommandations de l'Eurocode EN 1998. Enfin, l'étude des effets de la distribution statistique des caractéristiques mécaniques des matériaux sur la résistance parasismique a été effectuée. Ces analyses ont montré que le comportement global de ce type de bâtiments n'est pas été affecté par la variation des caractéristiques mécaniques. Aucun mécanisme d'étage, ni d'instabilité globale n’ont été observés. Concernant les vérifications locales, l'étude s’est concentrée sur deux points qui ont été considérés comme les plus critiques. Premièrement, l'effet de la distribution statistique des caractéristiques mécaniques sur la capacité de rotation des poutres a été étudié, parce que leur ductilité définit le niveau de ruine. Pour ce point, la sur-résistance du matériau a un effet positif mais très faible. Ensuite, la sur-résistance nécessite pour les assemblages poteau-poutre a été étudiée, en calculant les moments maximaux apparaissant dans les rotules plastiques. Il a été démontré que les facteurs de sur-résistance définis dans l’Eurocode EN 1998 sont valides pour les nuances d'acier supérieur, mais pas pour les plus faibles. Cette étude locale s’est basée sur un modèle couplant une approche multi-fibre pour déterminer la partie ascendante de la courbe moment-rotation des poutres mixtes dans les zones positives et négatives, et le modèle de Gioncu pour prédire la branche décroissante des courbes M- due au voilement plastique dans les zones négatives<br>In high seismicity areas, moment resisting frames should be able to dissipate the earthquake input energy with high efficiency through inelastic deformations at the dissipative zones. In order to allow the formation of the greatest number of plastic hinges and to dissipate as much as possible seismic energy of a moment-resisting frame, these zones should be mainly located in plastic hinges in the beams or in the beam-column joints, but not in the columns except at the base of the frame. This dissipation is maximum if plastic hinges lie in beams rather than in beam-column joints, but this implies that the non-dissipative parts must have sufficient overstrength. It is clear that this design method strongly depends on actual mechanical properties of materials and that it should be ensured that issipative zones really form where they are intended to in the design, taking into account the statistical distribution of the mechanical properties in the structure. The possibility that the actual yield strength of steel is higher than the nominal yield strength in dissipative zones should be taken into account by a material overstrength factor for the design of non-dissipative zones. In spite of the fact that this point is essential in seismic design, the value to be given to this overstrength factor varies in the provisions of different standards. Moreover, these standards don’t provide adequate limitations on mechanical properties for steel products even if it should be directly related to the overstrength factor chosen. For these reasons, the European research project RFCS OPUS aimed to define suitable harmonised rules and recommendations for production standards and structural regulations for steel and steel-concrete composite structures located at earthquake-prone areas. The work presented in this thesis is related to the study of the effect of the material properties on the design of steel-concrete composite regular frames. Starting from collecting the mechanical properties of several different grades of steel profiles and reinforcing steel bars that are produced by several European steel plants, a statistical evaluation of their main parameters has been carried out. In addition, several steel and steel-concrete composite structures have been designed according to the Eurocode EN 1998 recommendations. Then, the analysis and the study of the effects of the statistical distribution of mechanical material properties on seismic design have been made. These analyses showed that the global behaviour of this kind of buildings wasn’t affected by the variation of the mechanical properties. Neither storey mechanism nor global instability was observed. Concerning local verifications, the study has been focused on two points that were considered as the most critical ones. First, the effect of the statistical distribution of the mechanical properties on the rotation capacity of beams has been investigated, as their ductility defines the collapse level. For this point, the material overstrength has been found to have a positive but very weak effect. Then, the study has been focused on the overstrength demands of the beam-column joints by computing the maximum moments appearing in plastic hinges. It has been shown that overstrength factors defined in the Eurocode EN 1998 were consistent for higher steel grades but not for the lower ones. This local study has based on a model coupling a multi-fiber approach to determine the ascending part of the moment rotation curves of composite beams in sagging and hogging zones, and Gioncu’s model that predicts the decreasing branch of the M- curves in hogging zones due to plastic buckling

Ce travail de recherche est axé sur la compréhension du comportement en flexion, statique et instantané, des structures multimatériaux acier-béton collées du génie civil. La première étape consiste à mener une analyse expérimentale et numérique par éléments finis non linéaire sur la caractérisation de la connexion. L'essai Push-Out a été retenu : deux dallettes de béton C25/30 sont connectées à un profilé métallique. Nous faisons varier la géométrie des dallettes et du joint de colle. La ruine est cohésive dans le béton proche de l'interface par cisaillement. Un effet favorable du frottement entre dallette et presse peut se développer et induire le développement de contraintes de compression et augmenter la contrainte de cisaillement moyenne à l'interface. Les dimensions des éprouvettes et du joint de colle influent sur la charge de ruine. Ainsi, l'essai Push-Out est, dans l'état actuel de connaissances, difficile à utiliser pour la caractérisation de la connexion collée acier-béton en vue du dimensionnement de structures. La seconde partie est consacrée à l'analyse du comportement de poutres mixtes acier béton collées. Un essai sur poutre constituée de prédalles et d'une dalle de compression confirme que le collage est une alternative aux connexions traditionnelles. Nous développons aussi un modèle de calcul en variables généralisées et en variables locales en 3D non linéaire. La modélisation par éléments finis apporte plus de précisions, notamment sur l'état de contraintes à proximité de l'interface et à l'approche de la ruine. Les dimensions du joint de colle et la plastification du profilé influent sur la zone de rupture dans le béton.

En situation d'incendie, la dégradation des propriétés mécaniques des matériaux constitutifs d'une structure peut sensiblement en modifier le comportement global. Ainsi, lors d'essais au feu ou de sinistres réels, des flèches significatives sont observées sans ruine globale du plancher. Ceci traduit l'activation d'un mécanisme basé sur une borne supérieure de plasticité en grands déplacements et appelé effet membrane. Ainsi, malgré la perte des propriétés du béton, de l'acier d'armatures et de l'acier de construction des poutres connectées à une dalle en béton armé ou mixte acier-béton, la capacité portante de cette dalle se définit comme une fonction croissante de sa flèche. En pratique, le comportement complexe des planchers mixtes acier-béton peut être appréhendé par des modèles dits simplifiés ou avancés, suivant le niveau de précision souhaité. La méthode analytique FRACOF permet par exemple d'étudier un plancher global à température élevée, en se basant sur les modèles de comportement simplifiés des matériaux, acier et béton, définis dans les Eurocodes. Par cette méthode, la capacité portante d'une dalle peut alors être déterminée en tenant compte des profilés métalliques connectés à la dalle, et de l'activation d'un effet membrane en grands déplacements. Cette méthode analytique a été validée par une comparaison à des modèles éléments finis, ainsi qu'à des résultats d'essais au feu en grandeur nature. Elle est applicable à des profilés en acier laminé à chaud avec des portées pouvant atteindre 20 m. Or le franchissement de ces portées nécessite des sections de poutre à forte inertie, afin de limiter les flèches du plancher en service. Pour limiter la quantité d'acier que requerraient de telles poutres, le recours à des poutres cellulaires est une solution pratique et esthétique. Un modèle élément finis de poutres cellulaires en acier seul et mixtes est proposé dans le cadre de la thèse de doctorat. Le comportement thermo-mécanique des poutres cellulaires en acier seul est modélisé sous le code Cast3M. Les poutres mixtes sont modélisées en combinant un calcul de transfert thermique sous Cast3M et une analyse mécanique sous ANSYS. Les poutres en acier et la dalle en béton ou mixte sont représentées par des éléments de type coque. Les connecteurs sont représentés par des éléments de type poutre. Ce modèle tridimensionnel tient par ailleurs compte des non-linéarités matérielle et géométrique. Il est confronté à des résultats d'essais à températures normale et élevée. La validation du modèle est suivie d'une comparaison à une méthode analytique existante pour en vérifier la précision et le degré de conservatisme. Les poutres cellulaires sont ensuite étudiées en tant que partie intégrante de planchers mixtes acier-béton sous incendie. Un essai en grandeur nature sous feu réel met en évidence l'activation d'un effet membrane en présence de poutres cellulaires non-protégées, sans ruine du plancher. Les résultats de l'essai sont utilisés pour calibrer un modèle élément fini tridimensionnel. La calibration est effectuée en s'appuyant sur la distribution des températures dans les différents composants du plancher, la durée de résistance au feu, la forme des déformées et les modes de ruine. Ensuite, le modèle, qui peut reproduire le comportement thermo-mécanique d'un plancher mixte, est utilisé pour évaluer une proposition d'extension de la méthode FRACOF à des planchers mixtes comportant des poutres cellulaires.

En construction mixte acier/béton il convient d'éviter le glissement et le soulèvement à l'interface acier/béton en utilisant des connecteurs qui ne doivent pas participer à la résistance de ruine de la structure, mais ils ne doivent pas se rompre avant le béton. Nous proposons une nouvelle classe intermédiaire relative au connecteur semi-ductile qui s'ajoute aux deux classes réglementaires connecteur ductile et connecteur rigide. Des essais push-out ont été réalisés sur différents types des connecteurs. L'analyse des résultats signale les modes de rupture observés en dégageant un mécanisme de fonctionnement général. Nous avons développé un modèle numérique pour le connecteur en cornière et en goujon assimilé à une poutre console noyée dans le béton. Les résultats sont très satisfaisants. La simulation numérique par éléments finis que nous avons développé montre que les hypothèses retenues et le mécanisme de ruine proposé sont valables. Nous proposons la prise en compte, dans les formules de l'eurocode 4 et celles de la norme du Canada, de coefficients appliqués aux dimensions géométriques des connecteurs qui ont l'avantage de rendre les formules réglementaires mieux adaptées aux résultats expérimentaux

L'objectif de cette thèse est de mettre en place un cadre numérique qui permet de simuler la réponse de structures en béton armé de taille industrielle soumises à des impacts sévères. Notre modèle repose sur trois ingrédients principaux : 1) la modélisation éléments discrets (ED) du béton, permettant de profiter de la nature « discrète » de cette formulation et de décrire facilement l'apparition et la propagation des discontinuités fortes de la matière ; 2) la modélisation éléments finis (EF) poutre des armatures, donnant la possibilité de représenter toute la complexité du ferraillage que l'on rencontre dans les structures industrielles en béton armé ; 3) un modèle de liaison acier-béton original, que nous avons proposé et mis en œuvre dans le code EUROPLEXUS, et qui constitue le principal apport de cette thèse. Nous avons effectué une étude théorique et numérique sur la stabilité et la précision de ce modèle de liaison, et avons calibré ses paramètres en simulant un essai d'arrachement. En modélisant l'essai de traction d'un tirant (barre en béton contenant une armature), nous avons montré la capacité de notre modèle à reproduire le transfert des efforts entre le béton et l'armature au niveau de l'interface acier-béton. Testé et validé sur des cas-tests élémentaires, le modèle mixte ED-EF a ensuite été appliqué à la simulation de vraies structures en béton armé. Nous avons simulé de manière détaillée quelques essais connus (l'impact mou sur poutre CEA, l'essai Meppen II-4), ce qui a permis de valider l'ensemble de notre approche numérique et de recueillir des éléments pour définir les pistes d'amélioration des modèles que nous avons mis en œuvre<br>The aim of this work is to set up a numerical framework to simulate the behaviour of industrial size reinforced concrete structures subjected to severe impacts. Our model is based on three main features : 1) modeling of the concrete with a discrete method to handle easily strong material discontinuities such as initiation and propagation of macro-cracks ; 2) modeling of the reinforcement bars with finite element method to be able to represent complex reinforcement cages of industrial structures ; 3) an original steel-concrete bond model that we proposed and implemented in the dynamic explicit code EUROPLEXUS and that constitutes the main task of this work. We studied theoretically and numerically this model to guarantee its stability and precision during the time integration. We calibrated its parameters by simulating pull-out tests. To verify our model, we simulated a tie-test (a long concrete column which contains a reinforcement bar) and showed that our model ensures the correct transfert of forces between steel and concrete. After testing our model on simple benchmarks, we simulated real reinforced concrete structures subjected to impacts (soft impact on a beam, Meppen test n°II-4), allowing us to validate our numerical approach and to define some perspectives to improve the models we have developped

En Octobre 2005, un tremblement de terre, 7. 4 sur l'échelle de Richter a frappé le nord du Pakistan et a causé 80 000 décès et a sévèrement endommagé des structures. La qualité des matériaux de construction et les lacunes dans l'application des règles parasismiques ont été les deux principales causes de l'ampleur de la catastrophe. Pour une structure, survivre à un événement sismique dépend principalement de sa capacité à dissiper l'énergie qui lui est transmise. Plus l'énergie dissipée est importante, meilleure est la performance de la structure. La pratique courante est d'utiliser le béton armé ordinaire comme matériau de construction. Un des principaux objectifs de cette étude est de répondre à une question subséquente : est-il possible d'améliorer les propriétés du béton armé ordinaire pour les applications parasismiques? Un renfort par des fibres est habituellement utilisé pour améliorer la ténacité et la ductilité des matériaux à base cimentaires, réputés fragiles. La présente étude vise à évaluer la contribution d'un renfort mixte de deux types de fibres métalliques pour améliorer les propriétés mécaniques en particulier la capacité de bétons armés ordinaires à dissiper l'énergie. Un type particulier de fibres (FibraFlex), qualifié de non glissant, capable de contrôler efficacement les micro-fissures et des fibres Dramix à crochets, qualifiées de glissantes, capables de contrôler les macro-fissures ont été étudiées individuellement ou sous forme de renfort mixte. Le dosage maximal en fibres était de 40 kg/m3 lorsqu'un seul type de fibre a été utilisé alors qu'il était de 80 kg/m3 dans le cas d'un fibrage mixte. Les résultats des essais de chargement cyclique alterné en flexion effectués sur les poutres en béton avec renforcement classique au taux de 0. 19% combiné avec un renfort par des fibres métalliques a montré que, pour des déplacements de faible amplitude, les fibres FibraFlex confèrent un gain important dans la capacité de dissipation d'énergie. En revanche, pour des déplacements de grande amplitude, le rôle des fibres Dramix devient prépondérant pour améliorer cette capacité à dissiper de l'énergie. A la suite de l'action de chaque type de fibre à différents niveaux d'amplitude des déplacements, une augmentation significative de la capacité de dissipation de l'énergie de la poutre en béton armé a été enregistrée lorsqu'un fibrage mixte a été utilisé à raison de 80 kg/m3 (40 kg/m3 pour chaque type de fibre). Un modèle numérique 3D pour prédire le comportement du béton renforcé par des fibres glissantes et non-glissantes sous forme monotype ou sous forme mixte est proposé. Considérant le béton renforcé par des fibres (BRF) comme un composite à deux phases, les lois de comportement du béton ordinaire et la contribution des fibres glissantes ont été décrites. Elles ont ensuite été rassemblées en fonction de la théorie anisotrope endommageable pour prédire le comportement mécanique de BRF. La loi de comportement utilisé pour le béton ordinaire est basée sur les théories de l'endommagement et de la plasticité. La loi de comportement de fibres glissantes (Dramix) est basée sur la contrainte effective reprise par les fibres pour contrôler la fissure : elle dépend des caractéristiques de la fibre et d'un paramètre d'endommagement caractérisant la dégradation de l'interface fibre-matrice. Pour traiter les fibres non- glissantes, une approche simplifiée est proposée dans laquelle la loi de comportement du béton ordinaire est utilisé avec une valeur accrue de l'énergie de rupture obtenue par le biais de l'essai de traction directe sur le BRF. Enfin, pour simuler le comportement des composites avec un renfort mixte, les contributions des fibres glissantes et des fibres non-glissantes sont combinées et ceci sans recourir à une équation supplémentaire. Une approche simplifiée pour modéliser l'interface acier-béton dans le cas d'éléments en béton armé a été également proposée. Cette approche considère l'interface acier-béton comme un élément de liaison avec les propriétés isotrope élasto-plastique tandis que la barre en acier est modélisée comme un élément de barre uniaxiale avec un comportement élasto-plastique parfait. Cet outil a été testé en simulant un essai d'arrachement ainsi qu'un essai tirant sur des échantillons de béton armé. Le modèle 3D pour BRF ainsi que l'approche simplifiée pour l'interface acier-béton avec des paramètres ajustés ont ensuite été utilisés pour simuler le comportement en flexion de poutre en béton avec renforcement classique et avec un renfort de fibres métalliques. Les résultats de cette modélisation se sont révélés en bon accord avec les résultats expérimentaux<br>In October 2005, an earthquake 7. 4 on Richter scale hit the northern area of Pakistan and caused 80 thousand deaths and severe damage to structures. Poor construction material and lack of seismic design considerations were the two major reasons of this severe damage. For structures, surviving a seismic event depends mainly on their capacity for energy dissipation. The greater the energy dissipated, the better the structure performance. In Pakistan, usual practice is to use normal strength reinforced concrete as a construction material. One of the main objectives of this study is to respond to an important question: is it possible to improve the properties of normal strength reinforced concrete for the seismic application? Fiber reinforcement is commonly used to provide toughness and ductility to brittle cementitious matrices. The present study aims to evaluate the contribution of two different types of metallic fibers in hybrid form to improve the mechanical properties, energy dissipation in particular, of normal strength reinforced concrete. A special kind of fiber (FibraFlex) capable of restraining micro-cracking effectively and commonly used carbon steel hooked-ends fibers (Dramix) capable of restraining macro-cracking have been investigated in mono and hybrid forms. The first is qualified as non-sliding fiber while the second is considered as sliding fiber. The maximum content of fiber in mono and hybrid form investigated in this research study was 40 kg/m3 and 80 kg/m3 respectively. The results of reverse cyclic flexural loading tests performed on reinforced fibrous concrete beams having conventional steel ratio (1) equal to 0. 19%, showed that the FibraFlex fibers provide an important gain in energy dissipation at low levels of displacement amplitude. At large displacement amplitude, role of Dramix fibers is more significant to improve energy dissipation. As a result of different action of each fiber at different displacement amplitude levels, a significant increase in energy dissipation capacity of RC beam was registered when both fibers were used in hybrid form at content of 80 kg/m3 (40 kg/m3 of each type of fiber). A 3D numerical model to predict the behaviour of concrete matrix reinforced with sliding and non-sliding fibers both in mono and hybrid forms is proposed. Considering fiber reinforced concrete as two phases composite, constitutive behaviour laws of plain concrete and sliding fibers were described and then they were combined according to anisotropic damage theory to predict the mechanical behaviour of FRC. The behaviour law used for the plain concrete is based on damage and plasticity theories. The behaviour law of the action of sliding fibers (Dramix) in the matrix is based on the effective stress carried by the fibers while bridging the crack which depends on a damage parameter related to on one hand on the content and the mechanical properties of the fiber and on the other hand, on the fiber-matrix bond. To treat non-sliding fiber, a simplified approach is proposed in which constitutive law of plain concrete is used with increased value of fracture energy obtained from the direct tensile test on concrete reinforced with non-sliding fibers. Finally, to simulate the behaviour of hybrid fiber reinforced concrete, approaches to model sliding and non-sliding fibers are combined without any additive equation. A simplified approach to model the steel-concrete interface in case of reinforced concrete elements has been also proposed. This approach considers the steel-concrete interface as bond element with isotropic elasto-plastic properties. Infect, the bond element replace the steel bar area and steel bar is modelled as uniaxial bar element with elastic-plastic perfect behaviour law. Fitting of this approach was done by simulating pull-out and uniaxial tensile loading tests on RC specimens. 3D model for FRC composites and simplified approach for steel-concrete interface with fitted parameters were then used to simulate the flexural behaviour of reinforced fibrous concrete beam. Modelling results showed good agreement with experimental results

Cette thèse a pour objectifs de développer une modélisation aussi fine que possible des structures aciers et mixtes acier-béton sous sollicitations cycliques avec prise en compte d'une part du comportement des assemblages et d'autre part des non-linéarités géométriques et du contact à l'interface acier-béton. Notre attention porte en particulier sur l'assemblage de type poutre acier/mixte sur poteau métallique par platine d'extrémité boulonnée. L'objectif étant de proposer un modèle «élément fini» d'assemblage qui reproduit aussi fidèlement que possible le comportement cyclique de ce dernier pour ensuite l'assembler à un élément fini de poutre non-linéaire acier ou mixte avec prise en compte, pour ce dernier, du soulèvement à l'interface. Le travail se compose de 3 parties distinctes. Un premier modèle qui se base sur la méthode des composantes a été développé ayant pour objectif de suivre la déformation de chaque composante au cours des cycles et de prendre en compte les non-linéarités induites par la séparation entre la platine d'extrémité et la semelle du poteau auquel elle est boulonnée. Ce modèle type composantes, a été développé pour une rangée de boulons. Dans le cas le plus fréquent, de deux rangées de boulons, une résistance de groupe (en plus des résistances individuelles de chacune des rangées) est susceptible de se développer. Pour rendre compte de ce phénomène, nous avons implanté le modèle proposé par Cerfontaine qui repose sur la définition d'une surface de charge et une règle d'écoulement associée pour déterminer les allongements des ressorts équivalents. Seul le cas de plasticité parfaite est considéré. Il est mis en évidence que l'influence de l'effet de groupe s'avère non négligeable sur le comportement post-élastique de l'assemblage et donc de la structure. Dans une seconde phase, nous proposons un modèle de poutre métallique classique en grands déplacements (approche co-rotationnelle) avec rotules généralisées aux extrémités. Nous faisons l'hypothèse que les déformations plastiques sont concentrées aux rotules dont le comportement plastique est contrôlé par une surface de charge asymétrique (anisotrope) qui peut prendre différentes formes selon la valeur donnée à un facteur q dit « facteur de forme». Chacune de ces rotules plastiques comprend un ressort longitudinal pour l'effort normal Net un ressort spiral pour le moment fléchissant M. L'interaction (M-N) entre ces deux efforts dans le domaine plastique est régie par le critère de plasticité. Le modèle de rotule plastique généralisé proposé permet de rendre compte de l'adoucissement cyclique, de la ductilité et du « pinching effect ».Nous montrons aux travers de plusieurs exemples la pertinence mais également les limites d'une telle approche. Dans une troisième partie, nous proposons un nouvel élément fini de poutre mixte (à 6 ddl par nœud) en petits déplacements avec prise en compte de la non-linéarité matérielle de la poutre ainsi que du contact entre l'acier et le béton. Une stratégie efficace de type nœud mobile (Flying Node) est proposée pour déterminer l'étendue de la surface de contact au sein d'un élément fini et d'adapter le maillage de l'élément poutre/poteau. Pour la résolution du problème de contact, la technique du Lagrangien Augmenté a été retenue. On montre que dans certaines situations, le soulèvement modifie la redistribution des efforts<br>The goal of this thesis is to develop computational tools for the nonlinear analysis of steel and composite steel-concrete structures under cyclic loading taking into account the actual behaviour of joint, material and geometry non-linearities and contact conditions at the steel-to-concrete interface. In particular, our efforts focuses on typical bolted end-plate connection between steel or composite beam and steel column. The objective is to develop a new «joint finite element" able to reproduce accurately the cyclic behavior of the beam-to-column connection. Next this model is combined with a non-linear steel/composite beam element considering slip and possible uplift at the interface. The thesis consists of three major parts. The first part deals with the behavior of a steel beam-to-column bolted end-plate connection under arbitrarily cyclic loading. The proposed model is based on an improved component method that closely follows the deformation of each component taking into account non-linearities induced by possible gap between the column flange and the end-plate. This model has been developed for a single row connection. In the case of multiple row bolted connection group effects may develop. Possible group effect between two bolt-rows has been implemented considering the model proposed by Cerfontaine based on the definition of the multi-surface yield criterion and the associated flow rule that govern deformation of equivalent springs. Only the case of perfect plasticity is considered. It is shown that the influence of the group effect is not negligible on the nonlinear response of the joint. In the second part, we have developed a flexible co-rotational two-noded beam with generalized elasto-plastic hinges at the beam ends. It is assumed that plastic deformations concentrate at these hinges. These hinges have the ability to elongate/shorten along the beam axis and to rotate. A family of asymmetric and convex yield surfaces of super-elliptic shape is considered for the plastic behavior of the hinges. By varying the roundness factor, an infinite nun1ber of yield surface are obtained. It is shown that the nonlinear response of bolted connections subjected to both bending and tension are conveniently modeled with such a yield surface. It was observed that cyclic loading produces pinching effect, cyclic softening and ductile behavior. Advantages and limitations of the approach are discussed. Finally, the third part is dedicated to the problem of contact at the interface of steel-concrete composite beams. A "new" finite element for composite steelconcrete beam is proposed. The beam element has 6 degrees of freedom per node. The concrete beam is allowed to separate from the steel beam. An efficient contact algorithm is proposed. The Flying node concept is introduced and used to determine the extent of the contact area within a single element and modify the mesh of the beam structure. The contact problem is solve using the Augmented Lagrangian Method. The influence of contact on the loading capacity of the beam and its influence on some design variables are highlighted

Cette thèse est une contribution à l'analyse probabiliste des ponts métalliques ou mixtes en fatigue. Dans cette thèse, nous proposons des méthodes originales, pour calculer l'indice de fiabilité ß et évaluer la probabilité de ruine, basées respectivement sur le modèle d'endommagement linéaire de Miner et sur la loi de propagation de fissure de Paris à seuil, qui prennent en compte les aléas quantifiés sur les charges de trafic réel et sur la résistance déduite des essais de fatigue. L'application du théorème central limite permet des calculs analytiques explicites du dommage cumulé. La modélisation de l'avancement de fissure par processus Markovien simplifie les calculs de la distribution de probabilité. Un programme informatique est fait pour calculer l'intégrale J et pour déterminer le facteur d'intensité de contraintes.