Introduction du gauchissement dans les éléments finis multifibres
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Introductiondugauchissementdanslesélémentsfinismultifibrespourla modélisationnonlinéairedesstructuresenbétonarmé -Résumé- Les travaux présentés dans cette thèse sont consacrés à l’enrichissement de la méthode de modélisationparélémentsfinismultifibres,pourlecalculdesstructuresexistantessoussollicitations sismiques. Eneffet,siledimensionnementauséismedestructuresneuvespeuts'appuyersurdeshypothèses de fonctionnement permettant l’utilisation de méthodes d'analyse simplifiées, l’étude de structures existantes nécessite une analyse plus sophistiquée basée sur le calcul temporel non linéaire du comportementàl'échelledelastructure.Untelcalculimpliqueunediscrétisationtemporelledusignal sismique et une discrétisation spatiale de la structure, et s’avère donc coûteux si la méthode de modélisation n’est pas adaptée. Or la variabilité de la sollicitation sismique et les incertitudes sur la structurepeuventnécessiteruneanalyseprobabiliste,avecdenombreuxcalculspourchaquestructure. C'est à ce besoin d’une méthode de modélisation efficace que répond la méthode par éléments finis multifibres, alliant la rapidité et la simplicité d'utilisation des éléments poutre avec la possibilité d'obtenirdesinformationsprécisessurlecomportementlocaldelastructure.Ceciestpossiblegrâceau remplacement de la loi de comportement généralisée des éléments poutre par le calcul des déformationsetdescontraintesdanslessectionstransversales. La modélisation par éléments finis multifibres a fait ses preuves pour le calcul dynamique d'élémentsdestructuresélancés,lorsquelescontraintesnormalesprédominent.Toutefois,lorsqueles contraintes de cisaillement sont prépondérantes, l'approximation de la cinématique de type poutre n'est plus assez précise pour obtenir des résultats satisfaisants. L'objet de ces travaux de thèse est d'améliorerlaméthodeencréantunnouvelélémentpermettantdetenircomptedugauchissementdes sectionstransversalesdûaucisaillement. Cedéveloppementestréaliséendeuxétapes.Lesélémentssontenrichisdansunpremiertempspar l’ajout du gauchissement sous sollicitation de torsion. Le modèle de gauchissement est validé dans le domaine linéaire par confrontation aux résultats d'une modélisation numérique 3D. Après implémentationdugauchissementdetorsiondansl’élémentmultifibre,dessimulationsnumériquesde poutresentorsionpuresontcomparéesàdesrésultatsd’essais,permettantdevaliderlecomportement desélémentspoutredanslesdomaineslinéaireetnonlinéaire.Pourfinir,uneanalysedesensibilitédu modèle numérique aux tailles de maillage et de pas de chargement et une étude du coût de calcul additionnel engendré par l'enrichissement sont menées. L'étape suivante d’enrichissement est alors réalisée, avec l’élaboration d'un modèle de gauchissement complet sous toutes sollicitations de cisaillement. Une validation locale du profil de gauchissement élastique sous effort tranchant est effectuée par comparaison à la solution analytique, puis le profil de gauchissement sous sollicitations coupléesdetorsionetd'efforttranchantestvalidéparconfrontationauxrésultatsd'unemodélisation 3D. Outre la prise en compte du cisaillement par effort tranchant, la principale différence de cet enrichissementaveclemodèleprécédentestlecalculimpliciteduprofildegauchissementdelapoutre aucoursducalculdestructure.Lesdeuxmodèlesdéveloppéssontcomparéssurlecomportementde poutresentorsionmonotone.Cetteétudepermetdequantifierl’impactdelaméthodedecalculsurla précisiondesrésultatsetsurl’efficacitéducalcul.Finalement,lemodèlecompletavecgauchissement estappliquéàlasimulationdesessaissurtablevibrantedelastructureCAMUS(maquetteàl’échelle 1/3d’unbâtimentmulti-étagé).L’ensembledecescas-testsmontrequel’enrichissementdelaméthode parélémentsfinismultifibresestfonctionnel,avecdesperspectivesd’améliorationencequiconcerne l’efficaciténumériquenotamment,etdesperspectivesintéressantesd’application.
