Résistance au feu de structures en acier à éléments à ouvertures d’âme après exposition à un tremblement de terre

Abstract

Dans ce thème de PFE, nous avons étudié la résistance au feu de structures métalliques à éléments à ouvertures d’âme après exposition à un tremblement de terre, un phénomène connu sous le nom d’« incendie post-sismique ». L’objectif est d’analyser l’influence des déformations sismiques résiduelles sur la performance thermique et mécanique des portiques en acier, notamment ceux possédant des ouvertures dans l’âme des poutres. La démarche suivie se compose de plusieurs étapes. D’abord, une analyse sismique push over a été réalisée afin de simuler les effets d’un séisme et d’identifier les zones de plastification et de faiblesse. Ensuite, une analyse thermique transitoire a été conduite, en appliquant un feu standard ISO 834 sur les modèles obtenus, en tenant compte du transfert de chaleur et de l’évolution de la température dans les éléments. Par la suite, une analyse thermomécanique a permis d’évaluer la réponse des structures soumises simultanément aux effets de température et aux charges mécaniques, en intégrant les endommagements post-sismiques. Les simulations ont été effectuées à l’aide du logiciel ANSYS 16.2. Les résultats ont montré que le séisme, appliqué à un portique isolé à une seule travée, n’a pas entraîné de dégradation notable de la résistance au feu. En revanche, la présence d’ouvertures dans la poutre a eu un effet significatif sur la stabilité thermique. Une configuration avec 13 ouvertures circulaires a entraîné une diminution sensible de la capacité portante sous feu. À l’inverse, en augmentant la hauteur de la poutre à 450 mm et en réduisant le nombre d’ouvertures à 9, une légère amélioration de la résistance au feu a été observée. Ces résultats confirment que la géométrie des ouvertures joue un rôle clé dans le comportement thermomécanique des structures en acier à poutres ajourées exposées à un incendie. Ce travail met en évidence l’importance de considérer le scénario « séisme + incendie » dans la conception des structures métalliques, notamment celles à poutres à géométrie ajourée.