Lois de similitude et modélisation du comportement mécanique des bâtiments bois multi-niveaux : apports, limites et prise en compte de l'incertain.
Langue
fr
Thèses de doctorat
Date de soutenance
2022-02-16Spécialité
Mécanique
École doctorale
École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde)Résumé
Les comportements statique et dynamique des bâtiments bois grande hauteur sont très complexes,seule l’expérimentation permet d’en obtenir une évaluation fiable. Les essais à taille réelle sont souventcomplexes voire ...Lire la suite >
Les comportements statique et dynamique des bâtiments bois grande hauteur sont très complexes,seule l’expérimentation permet d’en obtenir une évaluation fiable. Les essais à taille réelle sont souventcomplexes voire impossibles à réaliser. La solution proposée dans ce travail consiste à tester des maquettesréduites, dont la conception est basée sur des lois de similitude. Les lois de similitude sont constituées d’unensemble de facteurs de similitude. Ces derniers relient les paramètres ou variables d’intérêt de la structureréduite avec ceux de la structure initiale. A partir du comportement relevé aux échelles réduites, ces lois desimilitude permettent d’en déduire celui à l’échelle 1. Les lois de similitude ont été peu développées dansle domaine de la construction voire inexistantes dans celui du bois. Les travaux de cette thèse visent àconstituer des facteurs de similitude pour les comportements statique et dynamique d’un système/structurecontreventée en bois. Pour cela, des approches expérimentales, analytiques et numériques sont adoptées.Par ailleurs selon une démarche multi-niveaux, les facteurs de similitude sont établis en premier lieu auniveau de l’assemblage, puis au niveau de la structure. Des essais statiques et dynamiques ont été réalisés,aux échelles 1, 1/2, 1/3. Des facteurs de similitude expérimentaux ont ainsi été obtenus. Ils ont égalementété déterminés par des méthodes analytiques, aussi bien au niveau des assemblages que de la structure. Lanon-linéarité de comportement des assemblages bois a été prise en compte. Puis les facteurs analytiquesont été comparés à ceux expérimentaux. Les limites de l’approche analytique sont identifiées. Du fait deces limites, des modèles numériques ont été élaborés. Comme les facteurs expérimentaux, les facteurs desimilitude numériques diffèrent des facteurs analytiques en présence de distorsion de similarité. L’effet decette distorsion sur les facteurs numériques a été analysée à travers un ensemble d’études paramétriques. Lesparamètres d’entrée présentent des incertitudes : variabilité des propriétés des éléments constitutifs de lastructure, incertitudes sur les mesures,... Par conséquent une étude de la propagation de l’incertitude sur lesvariables d’intérêt a été menée, afin de quantifier ses effets sur les lois de similitude.< Réduire
Résumé en anglais
Static and dynamic behaviours of high-rise timber buildings are complex, only experiment allowsto obtain a reliable estimate. Tests on real scale are often complex, if not impossible to achieve. The proposedsolution in ...Lire la suite >
Static and dynamic behaviours of high-rise timber buildings are complex, only experiment allowsto obtain a reliable estimate. Tests on real scale are often complex, if not impossible to achieve. The proposedsolution in this work consists in testing representatives reduced scales models, whose design is based onsimilitude laws. Similitude laws are composed by a set of similitude factors. These factors link parameters orvariables of interest of reduced structure with those of initial structure. From the observed behaviour onreduced scales, these similitude laws allow to deduce that at full scale. Similitude laws were very little used incivil engineering, and inexistent in timber construction. This thesis aims to constitute similitude factors forstatic and dynamic behaviours of a bracing timber system. To this end, experimental, analytic and numericalapproaches are employed. Furthermore, through a multi-scale procedure, similitude factors are established toconnections, then to the whole structure. Static and dynamic tests were performed, on 1, 1/2 and 1/3 scales.Experimental similitude factors were so obtained. They were also determined by analytical methods, forconnections then for the structure. The no linear behaviour of timber connections was taken into account.Then analytical factors were compared with the experimental ones. Limitations of analytical approachare identified. Considering these limitations, numerical models were developed. As experimental factors,numerical similitude factors differ from analytical factors, when distorsion of similarity is present. Effectof distorsion on numerical factors was analysed through a set of parametric studies. Input parameters aresubject to incertainty : variability of properties of structure constituent elements, measurement incertainties,...Therefore a study of propagation of incertainty on variables of interest was carried out, in order to quantifyits effects on similitude laws.< Réduire
Mots clés
Structure bois
Assemblages
Facteurs de similitude
Échelles réduites
Distorsion de similarité
Essais statiques et dynamiques
Modèles numériques aux éléments finis
Méthodes probabilistes
Mots clés en anglais
Timber structure
Connections
Similitude factors
Reduced scales
Distorsion of similarity
Static and dynamic tests
Finite element models
Probabilistic methods
Origine
Importé de STAR