Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

HAL Id: tel-01697698 https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01697698 Submitted on

HAL Id: tel-01697698 https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01697698 Submitted on 31 Jan 2018 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Introduction du gauchissement dans les éléments finis multifibres pour la modélisation non linéaire des structures en béton armé. Sophie Capdevielle To cite this version: Sophie Capdevielle. Introduction du gauchissement dans les éléments finis multifibres pour la mod- élisation non linéaire des structures en béton armé.. Génie civil. Université Grenoble Alpes, 2016. Français. tel-01697698 THÈSE Pour obtenir le grade de DOCTEUR DE LA COMMUNAUTE UNIVERSITE GRENOBLE ALPES Spécialité : Matériaux, Mécanique, Génie Civil Arrêté ministériel : 7 août 2006 Présentée par Sophie CAPDEVIELLE Thèse dirigée par Frédéric DUFOUR préparée au sein du Laboratoire 3SR (Sols, Solides, Structures, Risques) dans l'École Doctorale I-MEP2 (Ingénierie - Matériaux, Mécanique, Environnement, Energétique, Procédés, Production) Introduction du gauchissement dans les éléments finis multifibres pour la modélisation non linéaire des structures en béton armé Thèse soutenue publiquement le 13 octobre 2016, devant le jury composé de : Dr Alain MILLARD Ingénieur-chercheur HDR au CEA, Rapporteur Pr Pierre LÉGER Professeur à l’École Polytechnique de Montréal, Rapporteur Pr Panagiotis KOTRONIS Professeur à l’École Centrale de Nantes, Président Pr Frédéric RAGUENEAU Professeur à l’École Normale Supérieure de Cachan, Examinateur Pr Frédéric DUFOUR Professeur à l’Institut polytechnique de Grenoble, Directeur de thèse Dr Stéphane GRANGE Professeur à l’INSA de Lyon, Encadrant Dr Cédric DESPREZ Chargé de recherches à l’IFSTTAR, Encadrant Pr Jacky MAZARS Professeur Émérite à l’Institut polytechnique de Grenoble, Invité Remerciements Les travaux de thèse présentés ici ont été réalisés au laboratoire Sols, Solides, Structures, Risques de Grenoble pendant trois ans, rédigés en partie dans le cadre de l’ENS Cachan pendant un an, et soutenus à Grenoble le 13 octobre 2016. Je tiens à remercier en premier lieu tous les membres du jury de cette thèse. Merci aux rappor- teurs, Alain Millard et Pierre Léger, pour l’intérêt qu’ils ont manifesté pour mes travaux, leurs remarques encourageantes, ainsi que leurs suggestions pertinentes. Je tiens également à remercier Panagiotis Kotronis pour avoir présidé le jury de thèse, ainsi que Frédéric Ragueneau et Jacky Mazars pour leur participation au jury. La discussion intéressante qui a suivi ma présentation de soutenance m’aidera à avancer dans mes recherches futures. Je tiens à remercier particulièrement mon directeur de thèse Frédéric Dufour et mes encadrants Stéphane Grange et Cédric Desprez. La rigueur scientiﬁque associée à la souplesse dont ils ont fait preuve sur le plan humain dans l’organisation du travail m’ont permis de me sentir à l’aise dans la conduite de mes travaux de thèse. Un grand merci à tous les trois pour leur conﬁance dans l’autonomie qu’ils m’ont laissée, pour leur disponibilité, et pour leurs nombreux conseils. Les discussions scientiﬁques que nous avons eues tout au long de la thèse m’ont permis d’appréhender la recherche comme un travail d’équipe. À ce sujet, merci aussi à tous les collègues internes ou externes au laboratoire, avec lesquels j’ai eu l’occasion de dialoguer à propos de mes travaux de recherche. Merci à Yann, Maxime, Ibrahim, Natalia, Denise Ferreira avec qui j’ai eu le plaisir de travailler à la conférence Euro-C 2014, Véronique Le Corvec qui a accepté de se déplacer pour une journée de travail à Grenoble, Nahia que j’ai encadrée en stage de M2, ainsi qu’à toute l’équipe RV du laboratoire pour les retours sur mes présentations de recherche. J’ai eu de plus la chance de bénéﬁcier du dynamisme de Grenoble INP et de l’UJF sur le plan pédagogique. Un immense merci à ma tutrice de monitorat Céline Bourgeois pour ses conseils constructifs toujours emprunts de bonne humeur. En plus d’être stimulante sur le plan scientiﬁque, l’ambiance du laboratoire pendant mes trois premières années de thèse a été très sympathique. Merci à tous ceux qui ont participé à créer cet environnement convivial, en particulier à Ahmad, Donia, et Marco qui m’ont accueilli les premiers, Nouha avec qui j’ai eu le plaisir de partager le bureau, puis Jean-Luc et Dorian. Merci à Jérôme, Stéphane, Sylvie, Flo, Clément, Noémie, Rémi, Démoli pour les nombreuses pauses détente caféinées. Merci aussi à Mireille, Olivier, Éléonore, Bart, et Arnaud pour avoir également contribué rendre mes journées de travail sympathiques et rigolotes. Merci à Coralie, Benjamin et Anne-Catherine pour la convivialité des soirées d’Aussois. J’aimerais aussi remercier Carole, Antoine, Wahid, Manel, Mélissa, Morgan, Marie, Niarﬀ, ainsi que mon meilleur ami géographique Yacine et toute son équipe du G-SCOP pour les tuyaux de doctorants et les bons moments passés à Grenoble. Après trois années à Grenoble, j’ai terminé ma thèse en temps que PRAG à l’ENS Cachan. Je tiens à remercier chaleureusement toute l’équipe du Département Génie Civil, qui a contribué à adoucir cette année extrêmement chargée. Merci à Clément, Xavier et Cédric pour leur soutien, et pour avoir adapté l’emploi du temps en regroupant mes cours pour que je puisse rédiger 3 Remerciements sereinement. Merci à Fabrice avec qui j’ai eu le plaisir de partager le bureau, ainsi qu’à Aveline, Farid, Caro et Cécile pour les nombreux conseils. Un grand merci à Pascale qui facilite toute l’organisation avec bonne humeur. Merci à Claire, Marie, Edi, JB pour tous les moments de convivialité. Je tiens ensuite à remercier Cécile, Laura et Claire pour leur relecture attentive du manuscrit. Merci à tous mes coachs de soutenance blanche : Martin, Cécile, Féderica et François du LMT Cachan et Cédric, Jean-François, Emmanuel, Franziska, Claude et Mohammad de l’IFSTTAR. Leur regard aﬀûté et leurs nombreuses questions m’ont permis de bien me préparer à la soute- nance. Durant cette dernière année, j’ai pu apprécier pleinement tout le soutien apporté par mes proches, amis et famille. Ils ont su s’intéresser à mon travail pendant toute la durée de la thèse, et comprendre l’importance que j’accordais au moment de la soutenance. Un très grand merci à Sarah, Marion, Cécile qui se sont déplacées pour écouter ma présentation sur le gauchissement des éléments multiﬁbres le jour J. Merci aussi à Lucien, Claire, Claudine, Olivier, Clémence, Janine et à mes grands parents, pour être venus à la soutenance également. Merci à ma sœur Laura pour sa présence, pour le soutien, et les footings de décompression en forêt pendant la rédaction. Je conclurai cette longue liste de remerciements par mes parents, qui m’ont accueilli durant de nombreux week ends de rédaction à Compiègne, et qui m’ont nourri de bons petits plats et d’éclairs au chocolat. Ce manuscrit leur doit beaucoup. - 4 - Résumé Les travaux présentés dans cette thèse sont consacrés à l’enrichissement de la méthode de modélisation par éléments ﬁnis de type poutre multiﬁbre. La méthode a fait ses preuves pour le calcul dynamique d’éléments de structures élancés, lorsque les contraintes normales prédominent. Toutefois, lorsque les contraintes de cisaillement sont prépondérantes, l’approximation de la ci- nématique utilisée par les éléments poutre n’est plus assez précise pour obtenir des résultats satisfaisants. L’objet de ces travaux de thèse est d’améliorer la méthode en créant un nouvel élé- ment permettant de tenir compte du gauchissement des sections transversales dû au cisaillement. Ce développement est réalisé en deux étapes. Les éléments sont enrichis dans un premier temps par les déformations de 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 implémentation du gauchissement de torsion dans l’élément multiﬁbre, des simula- tions numériques de poutres en torsion pure sont comparées à des résultats d’essais, permettant de valider le comportement des éléments poutre dans les domaines linéaire et non linéaire. Un modèle d’endommagement est utilisé pour le béton, et le gauchissement est mis à jour au fur et à mesure du calcul en tenant compte de l’évolution des propriétés matériau. L’étape suivante d’enrichissement est alors réalisée, avec l’élaboration d’un modèle de gauchissement complet sous toutes sollicitations de cisaillement, couplé au modèle d’endommagement. Une validation locale du proﬁl de gauchissement élastique sous eﬀort tranchant est eﬀectuée par comparaison à la solu- tion analytique, puis le proﬁl de gauchissement sous sollicitations couplées de torsion et d’eﬀort tranchant est validé par confrontation aux résultats d’une modélisation 3D. Outre la prise en compte du cisaillement par eﬀort tranchant, la principale diﬀérence de cet enrichissement avec le modèle précédent est le calcul implicite du proﬁl de gauchissement de la poutre au cours du calcul de structure. Les deux modèles développés sont comparés sur le comportement de poutres en torsion monotone, aﬁn de quantiﬁer l’impact de la méthode de calcul sur la précision des résultats et sur l’eﬃcacité du calcul. Finalement, le modèle complet avec gauchissement est appliqué à la simulation sismique d’une structure. L’ensemble de ces cas-tests montre que l’enrichissement de la méthode par éléments ﬁnis multiﬁbres est fonctionnel, avec uploads/Geographie/ manuscrit-capdevielle-version-definitive.pdf