Modélisation du comportement sous chargement sismique des structures de bâtiment comportant des murs de remplissage en maçonnerie

par Didier Combescure

Thèse de doctorat en Mécanique des structures et des ouvrages dans leur environnement

Sous la direction de René-Jean Gibert.

Soutenue en 1996

à Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris .

mots clés

• Passage local, global
• Dégradation de résistance
• Éléments de joint
• Chargement cyclique
• Méthode pseudodynamique
• Plasticité
• Béton armé
• Éléments finis, Méthode des

Résumé

La prédiction du comportement des structures de génie civil sous chargement sismique est nécessaire à l'estimation des marges de sécurité ainsi qu'à la préparation des programmes expérimentaux. Ce travail requiert l'utilisation et donc le développement de modèles non-linéaires qui peuvent être classés en 2 catégories : les modèles globaux reproduisant le comportement d'éléments de structure peuvent être appliqués à coût réduit à l'étude du comportement de structures complètes soumises à des chargements complexes mais sont difficiles à calibrer, les modèles locaux permettent d'étudier les composants d'une structure à partir des seules caractéristiques des matériaux de base et de la connaissance de sa géométrie mais sont beaucoup plus coûteux à utiliser. L'étude des structures formées de portiques en béton armé comportant des murs de remplissage en maçonnerie creuse non armée -typiques du Sud de l'Europe- est effectuée en utilisation la complémentarité de ces 2 niveaux de modélisation : le développement et l'utilisation d'un modèle global de mur s'appuient sur les résultats fournis par les modélisations fines. Dans un premier temps, un modèle de plasticité multisurfaces a été développé sous l'hypothèse des contraintes planes pour reproduire le phénomène de dégradation de résistance en compression sous chargement cyclique typique de la maçonnerie. L'utilisation de ce modèle ainsi que des modèles non-linéaires de béton, d'acier et de joint permet de reproduire le comportement des portiques testés au LNEC (Lisbonne) sous chargement cyclique. En particulier, le mécanisme de la diagonale en compression est mis en évidence numériquement et autorise le développement d'un modèle global de diagonales comportant une loi de fonctionnement uniaxiale. Dans un deuxième temps, les 2 niveaux de modélisation sont appliqués à l'étude de la structure de 4 étages testée au laboratoire ELSA à Ispra à l'aide de la méthode pseudodynamique. Les modèles fins permettent d'estimer le domaine de validité du mécanisme de diagonale puis d'identifier les paramètres du modèle global. Le comportement dynamique de la structure est alors reproduit à l'aide du niveau de modélisation global.

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