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Vulnérabilité des structures en béton armé à voiles
porteurs: expérimentation et modélisation
Table des matières
INTRODUCTION: POSITIONNEMENT DU PROBLEME ........................................ 5
CHAPITRE 1: COMPORTEMENT MECANIQUE ET MODELISATION
NUMERIQUE DU BETON ET DE L’ACIER.............................................................11
1.1 Comportement mécanique du béton ......................................................................12
1.1.1 Compression ........................................................................................................................ 12
1.1.2 Traction............................................................................................................................... 13
1.1.3 Chargement cyclique de traction - compression .................................................................. 14
1.2 Modélisation numérique de comportement du béton............................................15
1.2.1 Modèles d’endommagement ................................................................................................ 15
1.2.1.1 Modèle Mazars ............................................................................................................ 17
1.2.1.2 Modèle La Borderie .................................................................................................... 19
1.2.2 Modèles élastoplastiques...................................................................................................... 21
1.2.3 Autres familles de modèles .................................................................................................. 22
1.3 Comportement mécanique de l’acier .....................................................................23
1.3.1 Traction - compression......................................................................................................... 23
1.3.2 Chargement cyclique de traction - compression .................................................................. 23
1.4 Modélisation numérique de comportement de l’acier ...........................................24
1.4.1 Modèle élasto - plastique simplifié ...................................................................................... 24
1.4.2 Modèle Pinto - Menegotto ................................................................................................... 25
1.5 Conclusions .............................................................................................................28
CHAPITRE 2: ELEMENT POUTRE MULTIFIBRE...............................................31
2.1 Introduction ............................................................................................................32
2.2 Elément poutre multifibre ......................................................................................34
2.2.1 Eléments de la théorie des poutres ....................................................................................... 35
2.2.2 Elément fini poutre multifibre Timoshenko à deux noeuds avec des fonctions d’interpolation
d’ordre supérieur. .............................................................................................................................. 37
2.2.2.1 Fonctions d’interpolation............................................................................................ 37
2.2.2.2 Matrices de rigidités.................................................................................................... 39
2.2.2.3 Matrices de masse ....................................................................................................... 41
2.2.2.4 Efforts internes et efforts résultants ............................................................................ 42
2.2.2.5 Implémentation numérique.......................................................................................... 43
Table des matières
2
2.2.3 Elément fini poutre multifibre Timoshenko à deux noeuds avec des fonctions d’interpolation
d’ordre 1........................................................................................................................................... 43
2.2.3.1 Fonctions d’interpolation............................................................................................ 43
2.2.3.2 Matrices de rigidité ..................................................................................................... 44
2.2.3.3 Matrices de masse ....................................................................................................... 46
2.2.3.4 Efforts internes et efforts résultants ............................................................................ 46
2.2.4 Elément fini poutre multifibre Euler – Bernoulli................................................................. 46
2.2.4.1 Fonctions d’interpolation............................................................................................ 47
2.2.4.2 Matrices de rigidité ..................................................................................................... 47
2.2.4.3 Matrices de masse ....................................................................................................... 48
2.2.4.4 Efforts internes et efforts résultants ............................................................................ 49
2.3 Exemple d’application ............................................................................................50
2.4 Conclusions .............................................................................................................56
CHAPITRE 3: ESSAI SUR TABLE VIBRANTE D’UNE STRUCTURE A MUR A
CELLULES CONTREVENTEES...............................................................................57
3.1 Programme d’essai sur table vibrante ECOLEADER.........................................58
3.1.1 Introduction......................................................................................................................... 58
3.1.2 Méthode de dimensionnement de la maquette ..................................................................... 58
3.1.3 Caractéristiques de la maquette............................................................................................ 61
3.1.4 Matériaux utilisés................................................................................................................. 63
3.1.4.1 Béton ........................................................................................................................... 63
3.1.4.2 Acier ............................................................................................................................ 65
3.1.5 Instrumentation .................................................................................................................... 67
3.1.6 Table sismique ..................................................................................................................... 72
3.1.7 Programme de chargement................................................................................................... 72
3.2 Méthode adoptée pour l’exploitation des résultats ................................................74
3.3 Présentation des résultats expérimentaux..............................................................81
3.3.1 Principaux résultats .............................................................................................................. 81
3.3.1.1 Tableaux de résultats .................................................................................................. 81
3.3.1.2 Test T0 (0.3g selon X) ................................................................................................. 84
3.3.1.3 Test T1 (0.14g selon Y)................................................................................................ 84
3.3.1.4 Test T2 (0.24g selon X et 0.15g selon Y) ..................................................................... 85
3.3.1.5 Test T3 (0.45g selon X et 0.27g selon Y) ..................................................................... 85
3.3.1.6 Test T4 (0.55g selon X et 0.3g selon Y) ....................................................................... 86
3.3.1.7 Test T5 (0.74g selon X et 0.36g selon Y) ..................................................................... 87
3.3.1.8 Test T6 (0.85g selon X et 0.5g selon Y) ....................................................................... 88
3.3.2 Commentaires sur les résultats expérimentaux .................................................................... 88
3.3.2.1 Comparaison entre les essais et le dimensionnement ................................................. 88
3.3.2.2 Allure de la déformée .................................................................................................. 89
3.3.2.3 Influence de l’effort normal dynamique ...................................................................... 90
Table des matières
3
3.3.2.4 Effet du séisme en Y sur les deux murs en X ............................................................... 91
3.4 Conclusions .............................................................................................................92
CHAPITRE 4: MODELISATION NUMERIQUE DE LA MAQUETTE
ECOLEADER. CALCULS PRE ET POST ESSAIS....................................................95
4.1 Introduction ............................................................................................................96
4.2 Calculs pré - essais .................................................................................................96
4.2.1 Discrétisation de structure.................................................................................................... 96
4.2.2 Caractéristiques des matériaux............................................................................................. 97
4.2.3 Calculs statiques (poussée progressive, push-over) ............................................................. 98
4.2.4 Analyse modale.................................................................................................................. 101
4.2.5 Calculs dynamiques ........................................................................................................... 101
4.3 Calculs post - essais ...............................................................................................104
4.3.1 Calibrage des fréquences propres ...................................................................................... 104
4.3.2 Résultats............................................................................................................................ 106
4.3.2.1 Comparaisons temporelles ........................................................................................ 106
4.3.2.2 Etats de dégradation ................................................................................................. 112
4.3.2.3 Comparaison avec l’état limite ultime (ELU) ........................................................... 116
4.3.2.4 Tableau des valeurs maximales................................................................................. 119
4.4 Conclusions ...........................................................................................................120
CHAPITRE 5: ETUDES PARAMETRIQUES........................................................121
5.1 Introduction ..........................................................................................................122
5.2 Etude paramétrique : Maillage ............................................................................122
5.2.1 Influence du nombre d’éléments........................................................................................ 122
5.2.2 L’influence du nombre de fibres........................................................................................ 125
5.3 Etude paramétrique : Chargement ......................................................................127
5.3.1 Problématique .................................................................................................................... 127
5.3.2 Résultats............................................................................................................................ 128
5.3.2.1 Déplacement relatif inter - étages ............................................................................. 128
5.3.2.2 Effort normal ............................................................................................................. 129
5.3.2.3 Etat de dégradation................................................................................................... 131
5.4 Conclusions ...........................................................................................................132
CONCLUSIONS GENERALES ET PERSPECTIVES..............................................135
Table des matières
4
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES...................................................................139
ANNEXES ...............................................................................................................151
Annexe 1 : Programme ECOLEADER- Plans de ferraillage de la maquette ................152
Annexe 2 : Programme ECOLEADER- Résultats expérimentaux ................................156
http://www.4shared.com/file/52201864/24d56971/Vulnrabilit_Structures_Bton_Arm_-_Nguyen_-_Grenoble_2006.html