Lignos, DimitriosKlok, Jonas Hendrik2024-08-062024-08-062024-08-062024-01-19https://infoscience.epfl.ch/handle/20.500.14299/240598Neglecting the case of cable-stayed bridges, bridge steel girders are mainly subject to bending and shear, not so much to axial forces. What is more, these girders are usually built-up cross-sections with a very large web slenderness ratio, often exceeding 100. In this case, one major aspect of structural safety is the local buckling resistance under shear loading of the web. Moreover, it has been shown that the primary enemy to sustainability of steel structures is corrosion which arises from the material’s unstable thermodynamic nature. Bearing this in mind, given the increasing scarcity of natural resources and the high economic cost of corrosion, understanding how to properly consider it in the assessment of existing structures so as to extend their service life is of greatest importance. Within this framework, this work proposes two models for accounting for a partial uniform thickness reduction in the determination of the remaining peak shear buckling capacity of steel girder web panels. The first is a finite element (FE) model developed in ABAQUS. This model is shown to yield results close to test data and was subsequently used to conduct an extensive numerical study on the effect of corrosion on the shear capacity of partially corroded steel plates. Findings indicate that corrosion may reduce the capacity by up to 50% depending on the case and that it also affects the overall plate shear buckling behavior. The second model, in the form of equations, was developed on the basis of a rigorous statistical analysis of the previous numerical results. Making use of an existing weathering steel bridge located in Switzerland, the performance of the two proposed models is compared with that of two other simpler methods. Based on this comparison, it is observed that the proposed equations provide an additional degree of refinement with respect to the simpler methods while remaining more cost-effective than the FE model. This additional refinement was shown to be potentially sufficient for proving that an existing structural element still has sufficient carrying capacity. Furthermore, the corresponding method was proven more advantageous with respect to the simpler methods in case of highly heterogeneous thicknesses over the cross-section height.Si l'on exclut le cas des ponts haubanés, les poutres en acier des ponts sont principalement soumises à des efforts de flexion et de cisaillement, et moins à des efforts axiaux. De plus, ces poutres sont généralement des sections composées soudées à âme pleine avec un élancement très important de l'âme, dépassant souvent 100. Dans ce cas, un des aspects majeurs de la sécurité structurale concerne la résistance au voilement de l'âme sous l'effet d'une charge de cisaillement. De plus, il a été démontré que le principal obstacle à la durabilité des structures en acier est la corrosion, qui découle de la nature thermodynamique instable du matériau. Dans ce contexte, compte tenu de la raréfaction des ressources naturelles et du coût économique élevé lié à la corrosion, la compréhension de sa prise en compte dans l’examen des structures existantes en vue de prolonger leur durée de service est d’une grande importance. Dans ce cadre, ce travail propose deux modèles pour tenir compte d'une réduction uniforme et partielle de l'épaisseur dans la détermination de la capacité restante au cisaillement des panneaux d'âme des poutres en acier. Le premier est un modèle d'éléments finis (EF) développé dans ABAQUS. Ce modèle donne des résultats proches de résultats d'essais et a ensuite été utilisé pour mener une étude numérique approfondie sur l'effet de la corrosion sur la capacité de cisaillement de plaques en acier partiellement corrodées. Les résultats indiquent que la corrosion peut réduire la résistance jusqu'à 50% selon les cas et qu'elle affecte également le comportement global de flambage de la plaque. Le second modèle, sous forme d'équations, a été développé sur la base d'une analyse statistique rigoureuse des résultats numériques précédents. À l'aide d'un pont existant en acier patinable situé en Suisse, les performances des deux modèles proposés sont comparées à celles de deux autres méthodes plus simples. Sur la base de cette comparaison, il est observé que les équations proposées fournissent un degré supplémentaire de raffinement par rapport aux méthodes plus simples tout en restant plus efficientes que le modèle d'éléments finis. Ce raffinement supplémentaire s'est avéré potentiellement suffisant pour prouver qu'un élément structurel existant a toujours une capacité portante suffisante. Par ailleurs, la méthode correspondante s'est avérée plus avantageuse que les méthodes plus simples dans le cas d'épaisseurs très hétérogènes sur la hauteur de la section.enprojet étudiant::mémoire de master