Essais hybrides temps réel sur structures de génie civil

Real-time hybrid testing for Civil Engineering structures

• Auteur / Autrice : Laurent Moutoussamy
• Direction : Frédéric Ragueneau
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Inscription en doctorat le 03/11/2010; Soutenance le 18/12/2013
• Etablissement(s) : Cachan, Ecole normale supérieure
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pratiques (1998-2015 ; Cachan, Val-de-Marne)

Résumé

Les essais hybrides en temps réel offrent de nouvelles perspectives à l’étude du comportement des structures sous sollicitations sismiques. En effet, ce type d’essai permet de faire l’analyse expérimentale d’un élément de structure complexe dans un environnement simulé en utilisant des méthodes de sous-structuration. Le couplage numérique/expérimental permet de diminuer le coût des essais en ne testant que les zones d’intérêt pour lesquels les modèles numériques ne suffisent pas. Il garantit également un environnement riche et représentatif à l’élément testé en simulant le reste de l’ouvrage dans lequel il se trouve. En particulier, les essais hybrides en temps réel dynamiques permettent de tester des maquettes dont le comportement dépend de la vitesse de déformation et des effets d'inerties. Dans ce travail, les différents composants de l'essai sont analysés afin de cibler et de quantifier les sources d'erreurs et de les prendre en compte lors de la conception de l'essai. Un modèle non-linéaire de structure en béton armé simplifié est proposé afin de rendre possible l'estimation du comportement de ce type de structure en temps réel. Un banc d'essai permettant d'évaluer la pertinence des outils utilisés pour ce type d'essais est conçu. La méthodologie appliquée, basée sur le principe de l'accélération équivalente, permet d'élaborer une méthode d'analyse ne nécessitant pas de simulation numérique, a posteriori, de la structure évaluée. Des résultats d'essai permettant de vérifier la pertinence des méthodes et des outils proposés sont ensuite présentés.

Real-time hybrid testing offers new prospects for the study of structures behavior under seismic loadings. Indeed , this kind of experimental testing can be used to carry out experimental analysis of a physical substructure in a numerical environment using substructuring approach. The physical/numerical coupling reduces the experimentation cost by testing only the areas of interest for which numerical models are not relevant. It also allows to test the physical substructure in a relevant environment by simulating the other parts of the tested structure. Especially , real-time dynamic hybrid tests allow to test physical substructure whose behavior depends on strain rate and inertial effects. In this work , the various components of the test are analyzed to identify and quantify the sources of errors and taking them into account when designing the test. A non-linear simplified model for reinforce concrete structures is proposed to allow real-time calculation. A testbench is designed in order to evaluate the relevance of the developped tools. The used methodology , based on the principle of equivalent acceleration, allows to develop an analysis method which does not require numerical simulation of the evaluated structure. Test results are then presented in order to verify the relevance of the proposed methods.