THESE DE JEAN-BAPTISTE CHARRIE DU 10 décembre 2024 à 13h30 dans l'amphithéâtre AE1 du bâtiment Gustave Eiffel (Génie Électrique), campus de la Doua, Villeurbanne

THESE INTITULEE : "Développement d'essais pseudo-dynamique sous-structurés pour la caractérisation de la perte de portance appliquée aux ouvrages poteaux-poutres"   La perte de portance suscite un intérêt croissant en raison du contexte socio-économique : mieux comprendre ce phénomène est nécessaire pour réduire les risques associés. De nombreux essais sont donc réalisés dans le domaine académique. Expérimentalement, les études sont rapidement limitées à cause des coûts et de la complexité de mise en place : une grande partie des essais sont réalisés de manières quasi-statique et sur des sous-assemblages. Le comportement dynamique de structure complète est généralement modélisé numériquement. Cependant, le niveau de confiance dans les modèles est très dépendant des lois de comportements et des paramètres utilisés. De plus, l’importance de la prise en compte du comportement dynamique globale des structures est souligné aussi bien par l’état de l’art de la recherche que part les recommandations de calcul en vigueur. La méthode des essais pseudo-dynamiques sous-structurés (utilisée dans le génie parasismique) est donc ici adaptée à l’étude de la perte de portance. En se basant sur la méthode des éléments finis, la contribution des effets d’inertie et les efforts visqueux sont calculés ; seule la réponse statique équivalente de la structure est testée expérimentalement. La sous-structuration permet d’associer la partie expérimentale de la structure à un ensemble numérique plus large. L’expérience se concentre ainsi sur la partie critique de la structure, et le comportement dynamique global est tout de même reproduit. La méthode adaptée est appliquée à un portique 2D en béton armé. Les poutres de l’étage inférieur sont testées, et le reste est modélisé avec des éléments finis poutres multifibres non-linéaires. Un couplage de schéma explicite-implicite permet de garantir la convergence de l’ensemble numérique, sans compromettre la mesure expérimentale. Des mécanismes non-linéaires sont observées dans la structure physique. Les résultats d’essais sont présentés et discutés, car la méthode permet d’obtenir des informations supplémentaires sur la réponse de la structure par rapport à un essai quasi-statique. Abstract in english:Due to the current socio-economic context, progressive collapse is of growing interest in the academic domain: better understanding this phenomenon is necessary to reduce the risks associated to it. Thus, numerous tests have been done in an academic context. Experimentally, tests are generally limited due to cost and setup complexity: a large part of tests are done in a quasi-static manner on structural sub-assemblies. The dynamic behavior of structures is generally modelled numerically. However, the level of confidence in the models is very dependent on the constitutive laws and the parameters used. Furthermore, the necessity to account for the dynamic response of entire structures is highlighted by both recent states of the art and current design guidelines. The pseudo-dynamic method combined with the sub-structuring technique (often used in earthquake engineering) is hereby adapted to the analysis of progressive collapse scenarios. The method is based on the dynamic finite element analysis framework: the contribution of viscous and inertial forces are computed numerically, while the structure is quasi-statically deformed using actuators, and its restoring forces are directly measured. The sub-structuring technique enables to combine the physically tested part of the structure to a larger numerical model. Hence, the experiment is limited to the critical part of the structure, while the overall response is still reproduced. The method is adapted and applied to a 2D reinforced concrete column-beam type frame. The lower story’s beams are experimentally tested, and the rest of the frame is modelled using nonlinear multi-fiber beam finite elements. Furthermore, a mixed explicit-implicit time integration scheme is used to guarantee the proper convergence of the numerical model without compromising the experimental measurements on the tested sub-assembly. Nonlinear mechanisms are observed in the latter during testing. Results are presented and discussed, as the method enables to retrieve additional information on the structure’s behavior when compared to a conventional quasi-static pushover test.