26.7 : Conception de colonnes soumises à une charge excentrique

Concevoir des colonnes pour résister aux charges excentriques est un aspect essentiel de l'ingénierie structurelle, garantissant que les structures peuvent supporter des charges excentriques sans défaillance. Ce processus de conception doit tenir compte des contraintes normales supplémentaires introduites par le chargement excentrique, qui peuvent influencer de manière significative la répartition des contraintes et la stabilité globale d'une colonne. Une charge excentrique appliquée à une colonne, induit des contraintes normales qui peuvent être conceptualisées comme une combinaison de contraintes dues à une charge centrée équivalente et à des contraintes de flexion supplémentaires. Cela conduit à une répartition non- uniforme des contraintes qui doit être soigneusement analysée pour éviter une défaillance structurelle. Deux méthodes principales sont utilisées dans la conception des colonnes soumises à des charges excentriques : la méthode des contraintes admissibles et la méthode des interactions.

La méthode de contrainte admissible est une approche simple dans laquelle la contrainte admissible pour une colonne chargée de manière excentrique est égale à la contrainte maximale admissible pour une colonne chargée de manière centrique. Cette méthode simplifie le processus de conception en traitant la contrainte admissible en fonction du rapport de rigidité de la colonne, qui est une mesure de sa propension à se déformer sous charge. Cependant, cette méthode suppose que la contrainte admissible pour un chargement centré englobe les contraintes supplémentaires dues à la flexion, ce qui conduit à des conceptions conservatrices qui peuvent ne pas utiliser tout le potentiel du matériau. La prudence inhérente à cette approche garantit la sécurité, mais peut aboutir à des colonnes plus grandes et plus coûteuses que nécessaire.

La méthode d'interaction offre une approche plus subtile en considérant à la fois les contraintes admissibles dues au chargement centré et les contraintes résultant des moments de flexion. Cette méthode fournit un cadre pour calculer la contrainte maximale que la colonne peut supporter sans moment de couple (chargement centré pur) et la contrainte maximale due à la flexion pure (sans charge axiale). En tenant compte simultanément de ces conditions, la méthode d'interaction permet une estimation plus précise et moins conservatrice des contraintes admissibles dans les colonnes chargées de manière excentrique.

En pratique, la méthode d’interaction est souvent privilégiée pour sa capacité à concilier sécurité et efficacité matérielle. Cela nécessite une analyse détaillée de la répartition des contraintes au sein de la colonne, en tenant compte à la fois des charges axiales et des moments de flexion.