Vulnérabilité des structures en béton armé

[djamel2121]

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

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