Essais hybrides sur sous-structures en béton armé : Vers le temps réel en non-linéaire

Ces dernières années ont vu une évolution significative dans le domaine du calcul numérique et de la prédiction de la tenue des structures soumises à divers types de chargements mécaniques, thermiques et/ou chimiques. Les modèles de matériaux développés permettent d'intégrer des phénomènes de plus en plus fins tels que la plastification, la fissuration, l'anisotropie et le vieillissement dans les analyses de comportement. Cependant, en présence de structures 3D soumises à des chargements complexes, la plupart des modèles existants sont inaptes à fournir des analyses prédictives fiables et robustes. Par conséquent, l'étude de certains sites à risque ne peut se passer complètement d'essais sur structures.

Une alternative aux essais classiques consiste à combiner les calculs et les essais, à travers des analyses hybrides dans lesquelles une partie ou la totalité d'une structure est modélisée, tandis que la zone critique étudiée est testée dans un environnement réaliste obtenu par calcul. Les résultats expérimentaux servent de conditions aux limites pour le calcul numérique et ce dernier permet de prédire les chargements expérimentaux réels à imposer. Par ailleurs, le développement de modèles de plus en plus fins nécessite des essais structuraux maîtrisés et des mesures mécaniques adéquates. Les essais pseudo-dynamiques avec sous-structuration permettent de fournir un environnement réaliste aux éléments testés tout en bénéficiant des avantages des essais de laboratoire en termes de contrôle et de mesure. Des développements ont pu être menés pour prendre en compte, dans la partie simulée, les comportements fins de modèles de matériaux combinant la fissuration, l'anisotropie et la déformation permanente dans les lois de comportement, tout en combinant un dialogue implicite pas à pas dans la résolution de l'équation globale de la dynamique.

La prise en compte de différents mécanismes non-linéaires, tels que la viscosité, remet en cause le principe des essais hybrides, pour lesquels le temps expérimental est dilaté. La prise en compte du temps réel nécessite des efforts à différents niveaux, notamment en matière de pilotage et de contrôle, d'échange de données et de calculs non-linéaires à haute vitesse. De même, des résultats récents sur des éléments de structure à l'échelle 1 ont montré l'importance de prendre en compte le comportement spécifique des jonctions (poutres-poteaux ou voile-plancher) en béton armé pour la réponse de la structure.

Durée du projet : En cours, depuis septembre 2020

Partenariats académiques et industriels : ENS Paris-Saclay, Laboratoire de Mécanique Paris-Saclay (F. Gatuingt and F. Ragueneau)