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Recherche - Valorisation

Modélisation numérique des phénomènes d'amortissement par dissipation d'énergie matérielle dans les portiques en béton armé sous séisme

le 10 décembre 2009

Soutenance de thèse de doctorat de Pierre Jehel,ENS Cachan, Domaine: Mécanique, Génie Mécanique, Génie Civil

Les nouvelles méthodes de dimensionnement parasismique à partir des déforma-tions reposent sur la prédiction de quantités locales dans les analyses sismiques non-linéaires. Sur un tout autre plan, le développement de techniques expérimentales en génie parasismique a permis d'accéder à des mesures locales que les modèles doivent être en mesure d'interpréter. Compte-tenu de ces deux exigences, la modélisation de l'amortissement est un point faible dans les simulations sismiques numériques non-linéaires des structures de génie civil. En effet, dans la grande majorité des cas supposés visqueux (amortissement de Rayleigh, modal, etc.), les modèles d'amortissement manquent d'une base physique claire et la quantité d'énergie qu'ils dissipent est difficile à maîtriser au cours des analyses numériques sismiques. Ces modèles ne permettent notamment pas de représenter les trois phases chronologiques caractéristiques de la réponse sismique d'une structure.

Une représentation physique des phénomènes d'amortissement permettrait d'améliorer les prédictions des analyses sismiques non-linéaires. Nos travaux ont porté sur le développement d'une telle représentation pour les sections courantes des éléments de structures de type portique en béton armé. Nous avons formulé et implanté dans un code de calculs par éléments finis un nouvel élément de poutre multifibre capable de représenter les principales sources de dissipation matérielle. Cet élément repose sur la théorie des poutres de Euler-Bernoulli que nous avons enrichie par des discontinuités de déplacements de sorte que l'apparition de fissures et les phénomènes dissipatifs qui y sont associés puissent être représentés. Un nouveau modèle de béton a été développé et intégré dans cet élément ; il intègre de nombreux mécanismes dissipatifs continus et discrets (dans les discontinuités) : (i) viscoélasticité, plasticité continue avec écrouissages (ii) isotrope et (iii) cinématique, (iv) endommagement continu, (v) plasticité discrète avec adoucissement et endommagement discret avec adoucissement (vi) ; il est de plus capable de représenter des comportements différents en traction et en compression. L'implantation numérique a été réalisée dans le cadre d'une méthode mixte des éléments finis.
De nombreux phénomènes dissipatifs autres que matériels (glissements entre acier et béton, comportement non-linéaire des noeuds d'ossature, etc.) devraient aussi être représentés pour espérer pouvoir se passer des modèles d'amortissement visqueux global couramment utilisés. Les simulations numériques faites avec ce nouvel élément multifibre montrent néanmoins son aptitude à représenter la réponse temporelle non-linéaire d'une structure de type portique en béton armé en un temps de calcul satisfaisant.
Type :
Thèses - HDR
Lieu(x) :
Campus de Cachan


Composition du jury:

J-L. Batoz, professeur - UTC, Compiègne
G. Bonnet (rapporteur), professeur - LMSME
L. Davenne, maître de conférences HDR - LMT, ENS Cachan
Y-G. Guo (rapporteur), professeur - GRESPI/LMN, Reims
A. Ibrahimbegovic (directeur de thèse), professeur - LMT, ENS Cachan
P. Leger, professeur - Ecole Polytechnique de Montréal, Canada
Membre invité :
G. Nahas, PAST - DGC, ENS Cachan

Laboratoire

lmt-cachan

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