M. TITOUM Messaoud

In this paper, an experimental study was focused on three types of connectors. A total of eighteen push-out specimens were built and loaded to failure in the Laboratory of Materials and Mechanics of Structures (LMMS) at the University of M’sila. The main objective was to compare the efficiency of using I-shape connector as a competitive connector with channels and headed studs. During testing, the shear loading applied to each connector and the slip between the steel beam and the concrete slab were recorded. The failure modes of all specimens were also analysed. In addition, the finite element analysis was conducted to investigate the local deformation of the connectors and to explain the stress distribution and the crack propagation through the concrete. Based on the test results and the finite element analysis, it was found that the shear strength and the elastic stiffness of the I-shape connector are similar to those of channel connector and higher than those of the headed stud connector. However, the headed Stud connector exhibits more ductility compared to the I-shape connector and the channel connector. In conclusion, one notes that the I-shape connector, proposed as a competing connector, can be used to ensure the steel–concrete connection in the composite beams of bridges and metal buildings.

This study is a mathematical and geometric proof of the expression of the micro- and nanohardness
of thin coating resulting from the indentation of a needle form of a cone tip. It is geometric and
mathematical modeling of the indentation of the monolayer solid material, where approaches to the
coefficients of the model of surfaces mixture are presented. Firstly, formulations of hardness
indentations of the composite and the substrate of the mono-layer-coated material have been
established. Then, the hardness formula of the thin film of the coating material was derived from the
additive law of mixtures. The project imprint result from the indentation of the cone tip on a plane
surface is considered as a disk form and the coefficients ߙ and ߚ are ratios of circle surfaces. The
hardness of the composite and the substrate of the coating material are expressed as functions of the
imprint projected dimensions and the applied load. The contribution of the film to the composite
hardness is determined by the model of the surfaces – low mixture of the area – low mixture model.
Finally, the expression of the hardness film becomes a function of the composite hardness, the indenter
dimension, the imprint dimension, and the film thickness.

The overall behavior of steel-concrete composite beams largely depends on the connection used to transfer shear forces at the interface between steel and concrete members. However, the majority of failure occurs in this sensitive area. Therefore, four experimental push-out tests were conducted under monotonic load in the first part of this paper to investigate a developed channel shear connector. Then, this developed shear channel was studied numerically in the second part using Abacus software. As a result, the developed shear channel showed higher ductility and less effect on the concrete slab. Moreover, this developed shear connector was less costly compared to the ordinary shear channel by around 25%. Finally, the experimental and numerical comparison results showed good agreement concerning the load-slip performance and the failure mode.

Dans cette communication, on présente les résultats des essais de cisaillement sur trois types de connecteurs. Dix-huit (18) spécimens de (push-out) ont été fabriqués dans le Laboratoire de Matériaux et Mécanique des Structures (LMMS) à l’université de M’sila, et testés sous un chargement statique jusqu’à la rpture de la connexion. L'objectif principal était de comparer l'efficacité du connecteur en « I » par rapport au connecteur en cannal et au goujon à tête. Pendant le déroulement des essais, la charge de cisaillement appliquée sur chaque connecteur et le glissement correspondant entre la poutre en acier et la dalle en de béton ont été enregistrées. Les modes de rupture de tous les spécimens ont été également analysés. Sur la base des résultats d'essais, on a remarqué que la résistance au cisaillement et la rigidité du connecteur en « I » sont semblables à ceux du connecteur en canal et supérieurs à ceux du goujon à tête. Cependant, les résultats ont indiqué que le goujon à tête était plus ductile que le connecteur en « I » et le connecteur en canal. En conclusion, on constate que le connecteur en « I », proposé comme connecteur concurrentiel, peut être utilisé pour assurer la connexion (acier-béton) dans les poutres mixtes de ponts et de bâtiments métalliques.

In the design of steel or composite structures, the connections are usually considered infinitely rigid or perfectly pinned. However, the real behavior of these connections is semi-rigid. Consequently, this semi-rigidity can influence the overall behavior of the composite structures, especially the moment-resisting frames. Seismically, the most critical parameter that
characterizes the frames behavior is the response factor R. In this context, the research work consists of studying the semirigidity effect of the connections on the behavior of the composite frames by evaluating the response modification factor R by using the Pushover method. To accomplish this task, three types of portal frames of 3, 4 and 5 storeys were analyzed for different degrees of connection (beam-column). An easy and practical solution has been proposed to determine the approximate value of the coefficient behavior R for the composite frames with semi-rigid connections.

In a steel–concrete composite beam, the channel shear connector is an easy solution to ensure the connection due to its availability and the simplicity of its welding. However, increasing the channel shear connector length negatively affects the concrete slabs and creates difficulties to cross the longitudinal reinforcing bars. To solve this problem, five new channel shear connector shapes are proposed and studied in this paper. Twelve push-out tests using a new setup, and three pull-out tests, were carried out under monotonic loading to identify the shape that gives the best performance. The failure modes, the effects of new channel shapes on the load-slip behavior, the concrete slaps, the bending deformation, and the height between the two plastic hinges that appeared near the base of channel connectors were mainly studied. The study reveals that the modification of the channel shear connector shape is a promising way and positively influences the concrete-connector relationship and also the bending deformation capacity of the channel connector. As a result, the concrete cracking decreased, the ductility increased between about 15–31%, and the ultimate strength improved slightly between about 0–5.1%. Finally, the experimental results are compared to the existing equations.

La présente invention concerne généralement les connecteurs assurant la connexion (acier-béton) dans les poutres mixtes, plus particulièrement un type de connecteur résistant à la fatigue pouvant être notamment utilisé dans les ponts mixtes soumis aux charges cycliques dues au passage de véhicules.
Le connecteur proposé est en forme de « I » partiellement recouvert de deux bandes en caoutchouc. Après avoir fixé le connecteur par cordons de soudure sur la face supérieure de la poutre métallique, les deux bandes en caoutchouc sont coupées de la même largeur que celle du connecteur, d'une hauteur ne dépassant pas la moitié de la hauteur du connecteur, et d'une épaisseur comprise entre 2 mm et 4 mm, ensuite, elles sont collées sur les deux côtés de l'âme du conducteur en « I ».
Après avoir installé le coffrage de la dalle sur la poutre métallique, les barres d’armature sont disposées longitudinalement et transversalement, ensuite, le béton est versé au-dessus du coffrage de la dalle pour que les connecteurs en « I » et les barres d'armature soient ancrés à l'intérieur. Après durcissement du béton, la connexion entre la poutre métallique et la dalle en béton sera achevé afin que les deux parties travaillent ensemble pour résister au moment fléchissant due aux charges statiques et cycliques.

Ce article présent une étude comparative entre deux portiques en acier non contreventé une fois avec un assemblage considéré comme rigide au niveau des bureaux d’études algériens (rigidité absolue offrant une résistance totale), et autres fois la même configuration du joint (rigide) est simulé numériquement en utilisant le logiciel "IDEA StatiCa", Le comportement réel de joints est pris en compte dont la courbe moment-rotation (assemblage semi-rigide) est intégrée dans nos calculs. Les réponses sismiques du portique en acier avec assemblages rigide, semi-rigide sont évaluées et comparées en termes de déplacements latéraux maximums, de déplacements relatifs d’étage, des sollicitations (M, N, T) et de période fondamentale. Les calculs sont effectués en utilisant un modèle numérique à comportement élasto-plastique pour les aciers. Les modèles sont implantés dans un logiciel de calcul par élément finis "Dlubal RFEM".

L’étude des connecteurs dans les poutres mixtes par les anciens règlements (à savoir : l’Eurocode 4) nécessite l’utilisation d’un échantillon composé de deux blocs en béton connectés
sur les deux semelles d’un tronçon de profilé métallique par des connecteurs. Plusieurs essais de Push-Out, effectués par des chercheurs à travers le monde, montrent que ce dernier provoque : (i) un problème de défaillance au niveau du coté latéral de l’échantillon et (ii) une divergence entre les résultats des deux côtés due à l’excentricité produite lors l’essai. Pour remédier à ce problème, un nouveau dispositif du test Push-Out a été proposé dans le cadre de ce travail de recherche. Ce dernier consiste à remplacer un des deux côtés d’échantillon (demi profilé avec un bloc de béton) par une partie mobile guidée verticalement et horizontalement par 12 roulements de haute qualité de résistance. Cela permettra d’alléger la masse de l’échantillon jusqu’à la moitié de sa masse initiale, et d’éviter le problème d’excentricité qui provoque la mauvaise distribution des forces entre les interfaces de l’échantillon.

Ce travail consiste à une étude comparative entre trois portiques mixtes réalisés avec trois configurations d’assemblage (rigide, articulé, semi-rigide), les poteaux des portiques sont en IPE et les poutres sont des sections mixtes profilée en HEA plus une dalle en bétons, le premier assemblage est réalisé avec une cornière d’âme boulonnée (assemblage souple). Le second est formé par une platine d’extrémité boulonnée non débordante (assemblage semi-rigide). Le dernier et identique au deuxième cependant il est renforcé avec un raidisseur d’âme de poteau (assemblage rigide). Les portiques sont sollicités par une charge repartie le long de travée des poutres,Les réponses statiques des portiques mixtes avec assemblages rigide, semi-rigide, souple, sont évaluées et comparées en termes de des sollicitations (M, N, T) et de déplacement maximale. Les calculs sont effectués en utilisant un modèle numérique à comportement élasto-plastique pour les aciers. Les modèles sont implantés dans un logiciel de calcul par élément finis "ANSYS".

In this paper, we present the results of experimental study and finite element modeling of the push-out tests on a new shear connector of I-shape. 24 push-out specimens with I-shape shear connectors were tested under a static loading in the Laboratory of Materials and Mechanics of Structures – LMMS at the University of M’sila, Algeria. The test specimens were designed to study the effect of the following parameters on the ultimate load capacity: the height of I-shape connector, the length of I-shape connector, the compressive strength of concrete and the number of transverse reinforcing bars. The load capacity, the ductility and the modes of failure were presented and discussed. Furthermore, a finite element modelling of the push-out tests was carried out using ANSYS software to investigate the stress distribution pattern in the area of the I-shape connector. Moreover, the finite element model
was also used to simulate another type of shear connector, called channel connector in order to compare its behaviour with that of the I-shape connector. From this comparison, we suggested an equation for the prediction of the ultimate load capacity of I-shape shear connectors.

The computer aided design is realized today by the significant development of computational tools. These computer codes are often intended for advanced design phase of projects. However, there is to our knowledge very few design support tools in preliminary design phase. Indeed, in the life cycle of a construction project, the design phase is often the place of conflicting situations that prevent the overall optimization of the said projects production costs. During this phase, various technical treatments should be held to verify the feasibility of the works in relation to the structural constraints, neighborhood, implementation, etc. In this work, we propose a formulation of the optimization problem of the overall design of
a simple metallic structure and a methodology of resolution based on the approach of Genetic Algorithms. The aim is to minimize the overall execution cost.

Dans cette communication, on présente les modes de rupture observées au cours des essais de traction et de cisaillement effectués sur les goujons d’ancrage en s’intéressant plus particulièrement à la formulation empirique de leurs lois de résistance et à leurs courbes de comportement. Enfin, on donne une idée sur la modélisation numérique par éléments finis de leur comportement.A partir de cette étude, on constate que le comportement des goujons d’ancrage à l’arrachement ou au cisaillement dépend, d’une part, des dimensions du goujon (le diamètre de sa tige et sa longueur d’ancrage) et d’autre part, des caractéristiques mécaniques du béton.--------------------(25 et 26 Novembre 2015) (pp. 89-96).

La conception assistée par ordinateur se concrétise de nos jours par le développement important d’outils de calcul informatique. Ces codes de calcul sont souvent destinés à une phase de conception avancée des projets. En revanche, il n’existe à notre connaissance que très peu d’outils d’aide à la conception en phase d ’avant-projet. En effet, dans le cycle de vie d’un projet de construction, la phase de conception est souvent le lieu de situations contradictoires puisque différents traitements techniques devraient avoir lieu pour vérifier la faisabilité des ouvrages au regard des contraintes structurelles, de voisinage, de mise en œuvre, etc… Dans ce travail, nous proposons une méthodologie de résolution du problème de la conception globale d’une structure métallique simple basée sur l’approche des Algorithmes Génétiques. Le but recherché est de minimiser le coût global de réalisation. En conclusion, L’objectif final de cette recherche est l’élaboration d’un outil informatique basé sur l’approche des Algorithmes Génétiques qui pourrait aider les Ingénieurs des bureaux d’études, à prendre les décisions adéquates dès la phase de conception d’avant-projet pour minimiser au mieux le coût des projets.

Le présent travail constitue la deuxième version de notre plate-forme logicielle de recherche que nous
développons progressivement pour la rendre opérationnelle et brevetable. Cette version inclut les contraintes de
l’Eurocode 3 en particulier celles relatives à l’instabilité élastique. En effet, le projet ‘multi-métiers’ est un cadre
générique permettant de développer des applications d'optimisation de produits, à partir de paramètres appartenant à
des "métiers" différents intervenant dans la conception de ce produit. Cette méthodologie permet non seulement de
résoudre le problème de transfert et de traitement des connaissances entre les différents opérateurs d'un même projet,
mais aussi de faire évoluer les outils spécifiques à chaque discipline de façon autonome, en particulier les boucles et les
algorithmes d'optimisation, en considérant le «multi-métiers», comme un métier particulier. L'application présentée
concerne la construction métallique dont on cherche à optimiser les points de vue de trois disciplines: le bureau
d'études «Structures», le bureau d'études "géotechnique" et le bureau d'études "Béton armé".

Dans cette communication, on présente les résultats d’une étude expérimentale et d’une modélisation par éléments finis des essais de cisaillement (push-out tests) sur un nouveau connecteur en « I ». Vingt quatre spécimens de (push-out) avec des connecteurs en « I » sont testés sous un chargement statique dans le Laboratoire de Matériaux et Mécanique des Structures (LMMS) à l’université de M’sila. La résistance au cisaillement, la ductilité et les modes de rupture sont présentés et commentés. En suite, une modélisation par éléments finis des essais de (push-out) est effectuée à l’aide du logiciel ANSYS pour mettre en évidence les phénomènes locaux qui se manifestent au niveau du connecteur. En conclusion, on constate que le connecteur proposé peut être utilisé pour assurer la connexion (acier-béton) dans les poutres mixtes de ponts et de bâtiments métalliques.

Selon l’Eurocode 4, un assemblage mixte est un assemblage d’un élément structural mixte (acier-béton) et de tout autre élément structural, dans lequel les armatures du béton sont destinées à contribuer à sa résistance. Les assemblages mixtes en bâtiment sont, généralement, des assemblages poutre-poutre et des assemblages de type poutre-poteau. Notre contribution consiste à proposer une méthode simplifiée pour le calcul de la rigidité initiale ( Sj,ini ), le moment résistant ultime en flexion ( Mj,Rd ) et la capacité de rotation (fCd ) de ce type d’assemblage mixte. Cette méthode a l’avantage d’être utilisable manuellement par les ingénieurs praticiens. En conclusion générale, nous constatons que la prise en compte de la contribution des armatures longitudinales de la dalle dans la zone d’assemblage et la connexion acier-béton dans la poutre mixte avaient une grande influence sur le comportement flexionnel de l’assemblage mixte (poutre mixte-poteau métallique).--------------------(25 et 26 Novembre 2015) (pp. 5-10).

In the buildings, the floors play a very important role in the overall seismic behavior of the structure. They act as horizontal diaphragms, which collect the inertial forces, transmit them to the vertical structural elements, and make these elements interdependent to resist at the horizontal seismic action.
However, this function depends strongly on their relative rigidity compared to the one of the vertical resistant veils. For the analysis of structures, diaphragms (floors) are classified as rigid, flexible and semi- rigid, based on this relative rigidity. If a diaphragm is considered as rigid, it can distribute horizontal forces to vertical elements in proportion to their relative rigidities. In this case, the deformation of the diaphragm will be insignificant compared to the one of the vertical elements. In return, in a flexible diaphragm the distribution of horizontal forces to vertical elements is independent of their relative rigidity and deformation of the diaphragm will be substantially large compared to the one of vertical elements. The flexible diaphragm distributes lateral loads to vertical elements as a series of simple beams. In reality, no diaphragm is perfectly rigid or perfectly flexible. However, the diaphragms can be considered as rigid or flexible in order to simplify the analysis. In the case where the deformations of the diaphragm and vertical elements are similar, the diaphragm cannot reasonably be assumed as rigid or flexible. It is therefore considered as semi-rigid. The analysis of structural systems containing semi-rigid diaphragms is complex, because this analysis should take into account the relative stiffness of all structural elements including diaphragms. The distribution of lateral loads of a semi-rigid diaphragm can be considered as a continuous beam supported on elastic supports. It has generally recognized that the modeling of non-rigid floor behavior is much more complex than the one of rigid floors. For many years, the simplified elastic methods of calculation have usually used in the design of structures based on skewered models by concentrated masses and equivalent stiffness, since they are easy to implement and well understood by Engineers. However, this approach can provide only limited understanding of the real seismic behavior, the linear response of a structure with flexible floors under the seismic action in terms of displacement, is largely unexplored. Some seismic standard (European or American), to overcome these disadvantages; recommend the use of specific methods based on the principle of finite elements which could give good indications on the seismic behaviour of the structure.

Cette recherche expérimentale présente un cas de traitement au laboratoire, par différents types de sels, d’une argile expansive prélevée de la zone de Sidi Hadjres, à l’Ouest de M’sila (Algérie). Une série d’essais œdométriques, par la procédure de gonflement libre, est effectuée sur des éprouvettes inondées par différentes solutions en utilisant plusieurs concentrations. Une deuxième série d’essais est réalisée afin d’avoir l’influence du traitement sur l’état de consistance des argiles. Les résultats obtenus montrent une importante efficacité de certains types de sels sur le gonflement libre et l’état de consistance.--------------------(25 et 26 Novembre 2015) (pp. 11-14).

Dans cette communication, on présente des essais de cisaillement sur un nouveau connecteur en « I » susceptible d’être utilisé dans les poutres mixtes (acier-béton). Vingt quatre spécimens « push-out » avec des connecteurs en « I » sont testés sous un chargement statique, en accordance avec les règles de l’Eurocode-4, dans le Laboratoire de Matériaux et Mécanique des Structures (LMMS) à l’université de M’sila. La résistance au cisaillement, la ductilité et les modes de rupture sont présentés et commentés.
En conclusion, on constate que le connecteur en « I » peut être utilisé pour assurer la connexion (acier-béton) dans les poutres mixtes de ponts et de bâtiments métalliques.
Mots clés : poutre mixte (acier-béton), connecteurs, essais de cisaillement, Eurocode-4

In steel-concrete composite beams, the shear connectors are commonly used to transfer the longitudinal shear forces across the steel-concrete interface. This paper summarizes the results of 24 push-out test specimens with a new type of shear connector called “I-shape connector”. The test specimens were designed to study the effect of the following parameters on the ultimate load capacity: the height of I-shape connector, the length of I-shape connector, the compressive strength of concrete and the number of transverse reinforcing bars. The experimental results are presented and discussed, focusing on the failure modes and load-slip behaviour. Finally, the experimental results are compared to the existing design equations to predict the ultimate load capacity of I-shape shear connectors.

La conception assistée par ordinateur se concrétise de nos jours par le développement important d’outils de calcul informatique. Ces codes de calcul sont souvent destinés à une phase de conception avancée des projets. En revanche, il n’existe à notre connaissance que très peu d’outils d’aide à la conception en phase d’avant-projet. En effet, dans le cycle de vie d’un projet de construction, la phase de conception est souvent le lieu de situations contradictoires puisque différents traitements techniques devraient avoir lieu pour vérifier la faisabilité des ouvrages au regard des contraintes structurelles, de voisinage, de mise en œuvre, etc… Dans ce travail, nous proposons une méthodologie de résolution du problème de la conception globale d’une structure métallique simple basée sur l’approche des Algorithmes Génétiques. Le but recherché est de minimiser le coût global de réalisation. En conclusion, L’objectif final de cette recherche est l’élaboration d’un outil informatique basé sur l’approche des Algorithmes Génétiques qui pourrait aider les Ingénieurs des bureaux d’études, à prendre les décisions adéquates dès la phase de conception d’avant-projet pour minimiser au mieux le coût des projets.

La conception d’objets complexes tels que les bâtiments, les avions, les bateaux, etc… a toujours été organisée en niveaux de conception depuis les phases préliminaires jusqu'aux phases finales. Cependant, cette organisation rencontre beaucoup de difficultés en matière de conception, en raison d'une part, de la séparation entre les études et d'autre part, du caractère séquentiel du cycle de conception actuel. Cette approche ne permet pas notamment d'aboutir à une conception optimale des produits. En conséquence, nous proposons dans cette perspective une nouvelle méthodologie qui consiste en la mise en œuvre d’un système informatique performant et ergonomique dédié à la conception optimale de projets dans un bureau d’études.

Le dimensionnement d'une structure implique en particulier la satisfaction de deux impératifs à la fois primordiaux et contradictoires : optimiser la résistance de la structure aux charges, surcharges et contraintes prévues, et minimiser son prix de revient. Des progrès en mathématiques (développement de l'analyse fonctionnelle, naissance de la théorie du contrôle optimal...), et en mécanique des structures (nouveaux outils d'analyse des structures, modélisation des structures complexes et de comportements raffinés par éléments finis...), ainsi que l'amélioration constante des techniques et moyens de calcul numériques, sont à l'origine du développement actuel de l'optimisation des structures. Cette réussite s'explique aussi par une évolution technologique majeure : les matériaux utilisés sont innovants, les méthodes de construction sont plus sophistiquées et naturellement, nous avons à réaliser des structures plus performantes qui pourraient être soumises à plusieurs contraintes et à un environnement de plus en plus hostile.
Le but de cet article est de montrer l'importance considérable et prometteuse que peuvent apporter concrètement les méthodes d'optimisation multicritères aux concepteurs et aux décideurs du secteur du Bâtiment et des Travaux Publics.

In this paper, the effects of partial shear connection on the behavior of semi-continuous composite beams were studied numerically using two-dimensional finite element model with plane stress elements. The finite element model takes into account the nonlinearity of the different materials involved. For the shear connectors, a non-linear (shear-slip) relation, drawn from the push-out tests, was used. The accuracy of the proposed finite element model was verified against test results available in the literature. A simplified method to predict load capacity and deflection of the semi-continuous composite beams was also proposed. Based on the results obtained from the finite element analysis, the concept of partial shear connection in the hogging moment regions can be accepted provided that the shear connectors are sufficiently ductile.