Comportement des ouvrages sous sollicitations complexes (Équipe MEO)

Comportement des ouvrages sous sollicitations complexes (Équipe MEO)


 

L’objectif de cet axe est de développer et de mettre en œuvre des méthodes et outils numériques permettant in fine de simuler le comportement des ouvrages de génie civil sous sollicitations variables (cycliques, alternées ou sismiques), à savoir des ouvrages de géotechnique comme des structures béton. Partant de développement de nouvelles lois de comportement, de l’utilisation des différentes stratégies numériques permettant de diminuer le temps de calcul et de la prise en compte de l’Interaction Sol Structure, nous saisissons l’opportunité de faire converger des actions jusqu’à aujourd’hui menées indépendamment au sein du laboratoire vers une action commune : le calcul des ouvrages et l’évaluation de leur vulnérabilité. Ce travail est basé sur un dialogue permanent entre l’expérimental (de laboratoire et in situ) et le numérique.

Les principaux développements de cet axe portent sur :

  • La rhéologieMEO_Axe3
  • Les stratégies numériques
  • L’interaction Sol Structure
  • La vulnérabilité des ouvrages et de leur environnement

 

Résultats scientifiques marquants

  • Développement d’un macroélément pour des fondations profondes sous sollicitations cycliques/sismiques:

Basé sur la théorie d’hypoplasticité et exprimé en variables généralisés (forces/déplacements), le macroélément (unique pour le moment dans la littérature) couple les trois directions (effort horizontal, effort vertical, moment) permettant à un temps de calcul très limité de considérer l’interaction sol structure et de prévoir la rupture pour des structures sur pieux fondées sur de sable de Fontainebleau.

  • Développement d’une nouvelle poutre multifibre de cinématique Timochenko avec des fonctions de forme d’ordre cubique pour les déplacements verticaux et quadratique pour des rotations et un nœud interne (collaboration avec D. Caillerie, Université de Grenoble Alpes – L3SR):

Des comparaisons avec des poutres Timoshenko existantes dans la littérature ont montré la meilleure performance de ce nouvel élément fini tant en élasticité linéaire (un seul élément reproduit les solutions exactes aux nœuds pour n’importe quel type de chargement) qu’en non linéaire. Ce travail se poursuit avec l’introduction d’une discontinuité dans les fonctions d’interpolation de l’élément pour modéliser rapidement la fissuration dans des structures en béton armé sous sollicitations sismique.

  • Une nouvelle loi globale a été formulée pour la modélisation de la fissuration dans des membranes en béton armé:

Notamment dans les centrales nucléaires soumises à des sollicitations sismiques. Cette loi est basée sur une homogénéisation analytique d’un VER fissuré en béton armé, intègre explicitement des paramètres tels que l’ouverture et l’espacement des fissures et reproduit des phénomènes non linéaires comme la perte d’adhérence acier/béton et le “tension stiffening”. Son implémentation dans le code Aster est en cours ainsi que sa validation à partir de résultats expérimentaux d’envergure (PN CEOS.fr, SAFE etc.).

  • Variabilité matérielle (propriétés béton, acier) et temporelle des signaux sismiques:

En collaboration avec le Cyprus University of Technology (C. Chrysostomou), un bâtiment renforcé avec des voiles en béton armé soumis à des sollicitations sismiques a été testé au laboratoire ELSA de la Commission Européenne (JRC Ispra) et simulé numériquement avec le code Cast3M. L’objectif étant de quantifier sa vulnérabilité (programmes européens TA Project Serfin et Zenon 2013-2014, France-Chypre).

  • Projets Solcyp (ANR et PN):

Identification des mécanismes physiques d’évolution des sols à l’échelle du matériau dans les argiles. Plus particulièrement, le comportement de l’argile naturelle de Merville, fortement surconsolidée, a fait l’objet d’un vaste programme d’essais monotones et cycliques (plus d’un million de cycles), pour montrer l’existence d’un seuil de contraintes cycliques en-deçà duquel les cycles n’ont que peu d’effet et au-dessus duquel la rupture peut survenir rapidement.

Personnels impliqués

Permanents:

– KOTRONIS Panagiotis – Professeur d’Université
– YIN Zhenyu – Maître de Conférences HDR

 

Projets en cours

 

  • Projet Région Ri-ADAPTCLIM
  • Projet Région CHARGEOL

 

 

 

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