Réduction de modèles, techniques d'homogénéisation et méthodes probabilistes : application à l'effet de l'interaction sol-structure sur la réponse dynamique des bâtiments

par Frédéric Laudarin

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Guy Bonnet et de Pierre Argoul.

Soutenue le 26-09-2008

à Paris Est , dans le cadre de Matériaux, Ouvrages, Durabilité, Environnement et Structures , en partenariat avec Laboratoire de Modélisation et Simulation Multi-Échelle (MSME) (laboratoire) et de Équipe de Mécanique (équipe de recherche) .

Le jury était composé de Guy Bonnet, Pierre Argoul, Claude Boutin, Didier Clouteau, Oreste S. Bursi.


  • Résumé

    Le présent mémoire de thèse propose de nouvelles méthodes de simulation pour la prédiction du comportement dynamique des bâtiments sous séisme. En s'appuyant sur la similitude architecturale des étages d'un immeuble, une méthode d'homogénéisation des milieux à périodicité unidirectionnelle est élaborée afin de réduire son modèle structural tridimensionnel à un modèle simplifié (poutre équivalente). La structure simplifiée est ensuite étudiée en interaction avec le sol. La dispersion significative observée sur les propriétés du sol est introduite sous la forme d'une matrice d'impédance aléatoire construite à l'aide du maximum d'entropie. L'ensemble est soumis à un signal sismique naturel et la réponse dynamique est calculée dans le domaine linéaire (cas déterministe et stochastique) et dans le domaine non-linéaire (décollement de fondation). Dans le cas non-linéaire, une sous structuration de type Craig-Bampton permet de déterminer la réponse de la structure par analyse modale

  • Titre traduit

    Models reduction, homogenization techniques and probabilistic methods : application to the effect of soil-structure interaction on the dynamic response of buildings


  • Résumé

    This PhD thesis presents new numerical methods of simulation dedicated to the prediction of the dynamic response of buildings under seismic loads. Assuming the architectural similarity of stories of a building, a homogenization method for media with one-dimensional periodicity is created in order to reduce its three-dimensional structural modeling to a homogeneous beam model. The simplified structure is then studied by taking into account soil-structure interaction represented by an impedance matrix. The usually significant uncertainties of soil properties are taken into account by using random matrices whose probability density function is built by using the maximal entropy principle. The dynamic response of the structure is then obtained under seismic loading in linear case and in nonlinear case when the uplifting of the foundation is taken into account. A modal analysis of the structure is possible even in the non-linear case by using a Craig-Bampton sub-structuration


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