Approche multi-échelles pour la modélisation de structures en bois sous sollicitations sismiques

par Nicolas Richard

Thèse de doctorat en Mécanique. Génie mécanique. Génie civil

Sous la direction de Laurent Daudeville.

Soutenue en 2001

à Cachan, Ecole normale supérieure .


  • Résumé

    Dans le cadre de ce travail de thèse, un logiciel de calcul par éléments finis a été développé pour prédire la réponse non linéaire sous chargement dynamique de bâtiments à ossature en bois, permettant l'optimisation de la conception de telles structures dans les pays à fort risque sismique. Nous nous sommes principalement intéressés aux constructions dont le contreventement est assuré par des panneaux de contreplaqué cloués sur l'ossature en bois. L’approche retenue concentre toutes les non-linearités de comportement dans les éléments de connexion, les éléments structuraux étant considérés élastiques. Une technique de condensation des efforts de chaque connexion aux noeuds des éléments poutre et plaque permet de réduire considérablement la taille du problème et, par voie de conséquence, le temps de calcul. Une loi non linéaire est proposée pour décrire l'ensemble des phénomènes de dégradation de ces connexions, notamment l'écrasement du bois et la plastification du connecteur métallique utilise. Des essais sur structures planes (murs de contreventement) ont été réalisés par l'auteur au Canada et au Japon (chargements monotones, cycliques, pseudo-dynamiques ou dynamiques). Ayant pour seules données le comportement des connexions, la simulation est capable de reproduire fidèlement les résultats expérimentaux pour tous types de chargements. Pour permettre la simulation d'un bâtiment complet composé d'un certain nombre d'éléments murs (incluant portes, fenêtres, panneaux pleins ou planchers), nous avons développé un macro-élément mur obéissant à des lois de comportement similaires à celles des connexions. Il est donc possible de prédire le comportement d'une structure tridimensionnelle en partant de celui des connexions, identifié par des expériences simples et peu onéreuses mais permettant de déterminer avec précision les paramètres nécessaires du modèle. Cette approche multi-echelles permet des gains de temps considérables sans altérer la qualité des résultats


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  • Détails : 1 vol. (120 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 115-117

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