Abhatoo - Centre Nationale de Documentation

Cette thèse, réalisée au sein du projet SINAPS@ (Séisme et Installation Nucléaire : Améliorer et Pérenniser la Sureté), a pour objectif de développer un nouvel élément fini poutre capable de modéliser le comportement d’une structure en béton armé jusqu’à la rupture.
Pour prendre en compte l’influence des contraintes de cisaillement, la théorie de Timoshenko a été choisie et formulée dans une approche de poutre multifibres. Ainsi, la section est divisée en fibres qui peuvent être modélisées par des matériaux différents. La nouvelle formulation, récemment développée par (Caillerie, et al., 2015) a été adoptée. Cette formulation est libre de blocage en cisaillement et ses fonctions de forme sont indépendantes des paramètres matériau car elle utilise des fonctions de forme d’ordre plus élevé pour interpoler les champs de déplacement transversal et de rotation (en introduisant à l’élément fini des degrés de liberté internes).
Dans ce travail de thèse cette nouvelle formulation est tout d’abord comparée avec d’autres formulations éléments finis (Bitar, et al., 2016) et validée par des calculs linéaires et non linéaires. De plus, un enrichissement cinématique du champ de déplacement axial pour cette formulation est proposé afin d’améliorer sa capacité à reproduire l’interaction entre l’effort axial de l’élément et le moment de flexion.
Afin de modéliser le comportement complet de la structure et de prendre en compte l’effet de la fissuration, la méthode des éléments finis intégrés (E-FEM) est ensuite utilisée. Cette méthode consiste à enrichir la cinématique en introduisant une variable de discontinuité de déplacement au sein de la section (ou au sein des fibres) ayant pour rôle de décrire une ouverture dans le matériau pour le cas d’une fissure ou encore le comportement adoucissant d’une rotule plastique. Cette technique est d’abord appliquée au niveau de la section puis au niveau des fibres de la section, afin d’y incorporer le couplage entre un modèle de comportement continu et un modèle de comportement cohésif liant un saut de déplacement à une force de traction. Cet enrichissement cinématique du champ de déplacement permet à la fois de rendre les réponses globales des structures plus objectives mais aussi de fournir des informations locales comme l’endommagement et/ou l’ouverture de fissures.
Le fonctionnement et l’efficacité des modèles proposés sont finalement validés par des études numériques ainsi que par la comparaison avec des résultats expérimentaux.