Steel shear tab connections subjected to combined shear and axial forces

L'utilisation d'une plaque de cisaillement seule est une approche courante pour relier les poutres en acier aux colonnes. Au cours des 30 dernières années, de nombreux programmes d'expériences en laboratoire ont porté sur ces assemblages soumis à une charge verticale seule. Cependant, l'effet des forces axiales sur la performance des plaques de cisaillement a récemment fait l'objet d'études. Typiquement, la présence d'une force axiale dans l'assemblage à plaque de cisaillement entraînera l'utilisation de plusieurs rangées verticales de boulons, ce qui n'est abordé dans aucun guide de conception canadien. Le principal objectif du programme de recherche décrit ici était de développer une approche de calcul qui puisse être utilisée par les ingénieurs pour prendre en compte l'effet combiné des forces axiale et de cisaillement dans une plaque de cisaillement.Un ensemble de quatre essais grandeur nature ont été effectués sur des assemblages à plaque de cisaillement entre une poutre W610x140 et une colonne W360x196, ainsi qu'entre une poutre W310x60 et une colonne W360x196. La plaque de cisaillement, qui a été calculée comme pour un assemblage avec deux lignes de boulons, a été soumise à une force verticale (de cisaillement) combinée à une traction axiale ainsi qu'à la rotation attendue dans une liaison typique poutre-colonne. Le même type d'assemblage a été ensuite soumis au cisaillement et à la compression axiale. Les résultats de ces expériences et d'expériences antérieures, sur des plaques de cisaillement soumises seulement à une charge de gravité, ont été utilisés dans l'élaboration d'un modèle d'éléments finis (EF) capable de simuler la réponse de l'assemblage soumis à une charge de cisaillement, de prédire la résistance ultime et la progression de la rupture. Les modélisations de plaques de cisaillement par éléments finis réalisées jusqu'à présent ne simulaient pas l'endommagement, n'incluaient pas l'effet de la rupture de la soudure et, par conséquent, surestimaient souvent la résistance de l'assemblage. Les modèles présentés dans cette thèse utilisent des techniques de modélisation spéciales et sont en mesure de prédire tous les modes de rupture, tels que la rupture par pression diamétrale, la rupture de la section nette, la plastification par cisaillement, la plastification par flexion et la rupture de la soudure de l'assemblage.Les modèles EF ont ensuite été utilisés pour évaluer la performance des plaques de cisaillement soumises à des forces de cisaillement et axiale combinées. Des courbes d'interaction force de cisaillement - force axiale ont été obtenues pour différentes amplitudes de forces de traction et de compression, et ce, pour douze assemblages. Une méthode de calcul a été proposée permettant aux ingénieurs d'inclure l'effet de n'importe quelle amplitude de force axiale, dans le calcul d'assemblage à plaque de cisaillement.

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