8. Divers#

8.1. Modélisation de l’interaction sol – structure et Interaction structure - sol - structure#

La prise en compte de l’interaction sol-structure (ISS) et de l’interaction structure-sol-structure (I3S) équivaut à considérer l’énergie dissipée dans le sol et les effets de couplage entre le sol et des bâtiments proches lors de sollicitations dynamiques (séisme). En statique, elle permet d’avoir des conditions aux limites plus réalistes qu’un encastrement parfait.

Plusieurs méthodes existent pour modéliser l’interaction entre le(s) structure(s) étudiée(s) et le sol.

Modéliser explicitement le sol avec des éléments isoparamétriques (à noter que, dans Code_Aster , seul le modèle élastoplastique de comportement dit de « Hujeux» [R7.01.23] est capable de prendre en compte un chargement cyclique. Il permet de considérer le comportement de géomatériaux granulaires, argiles sableuses normalement consolidées ou sur-consolidées, graves,…. ). En statique, on peut se contenter de modéliser le sol en élastique ou avec une loi de Mohr-Coulomb [R7.01.28].
Utiliser des ressorts de sol pour des calculs réglementaires d’ISS, pour prendre en compte le décollement et la réduction du nombre des modes d’une fondation (cf. U2.06.08).
Utiliser MISS3D (cf. U2.06.07 pour les cas classiques (domaine élastique)et [U3.06.21] pour les cas plus complexes lors de la prise en compte de la variabilité spatiale dans les analyses sismiques U2.06.12).

Il faut noter que MISS3D permet de modéliser à la fois des fondations rigides ou souples, des sols hétérogènes - avec une extension particulière aux sols statifiés (pas de pris en compte du pendage) - et des radiers de forme quelconque, et ainsi permettre les calculs d’interaction dynamique avec une ou plusieurs structures quelconques (I3S).

Le chaînage Code_Aster – MISS3D est basé sur un couplage de type BEM-FEM qui permet de prendre en compte l’ISS et l’I3S dans les calculs dynamiques en analyse sismique. Néanmoins, la résolution étant en fréquence, seuls les problèmes linéaires pouvaient être traités jusqu’à présent avec cette approche.

Utiliser MISS3D pour les cas complexes. Une nouvelle méthode Laplace-temps, qui passe aussi par le calcul des impédances de sol avec MISS3D, permet ensuite de réaliser des calculs transitoires non-linéaires (avec l’utilisation de DYNA_NON_LINE).

Le tableau ci-dessous permet de comparer facilement les caractéristiques et le domaine de validité des différentes modélisations.

Tableau 8.1 Comparaison des différentes modélisations de l’interaction sol-structure#
	Colonne de sol (géomécanique)	RIGI_PARASOL (calcul d’ISS en Code_Aster pur)	CALC_MISS (calcul d’ISS avec MISS3D)
Décollement	so	ok (calcul des impédances avec MISS3D)	ok (calcul mécanique avec Code_Aster )
Fondation Superficielle	ok	ok	ok
Fondation enterrée	ok	ok	ok
Sol souple (S) /rigide(R)	S	R et S	R et S
Variabilité spatiale (DYNA_ISS_VARI)	nook	ok ( préalable à un calcul de modes de fondation quelconque)	ok
Type de chargements : SL : statique linéaire SNL : Statique non-linéaire DL : dynamique linéaire DNL : dynamique non-linéaire	ok SL,SNL, DL, DNL	ok SL,SNL, DL, DNL
ok SL,DL ok SNL, DNL avec utilisation de la méthode Laplace/temps
Type de Modèles [1] : - R: réglementaire - I: ingénieur - E: expertise	I et E	R, I et E	R, I et E

Légende

ok pris en compte

ok domaine de représentativité limité

nook non pris en compte

so sans objet

Pour un aperçu global des différentes méthodes existantes pour le traitement de l’interaction sol-structure sous code_aster, voir u2.06.05.

8.2. Macro d’aide à l’identification des paramètres matériaux#

Pour un certain nombre de lois de comportement, l’identification des paramètres matériaux peut s’avérer relativement complexe. Aussi, certaines macros ont été développées pour aider les utilisateurs à réaliser cette étape, voire des outils-métiers sous salome_meca. Il s’agit de :

DEFI_GLRC [U4.42.06] pour les lois globales GLRC_DM et GLRC_DAMAGE, qui permet d’obtenir les propriétés du béton homogénéisé à partir des caractéristiques physiques et géométriques du béton armé ;
DEFI_MATER_GC [U4.42.07] pour (i) les lois de MAZARS ou MAZARS_UNIL en se servant des règles issues du BAEL91, de l’Eurocode 2 ou en fournissant des caractéristiques matériaux classiques (ii) pour les lois ENDO_FISS_EXP, ENDO_LOCA_EXP ou ENDO_LOCA_TC ;
l’outil-métier ARCADE [SU1.11.01] sous salome_meca qui permet d’identifier les paramètres de la loi de fluage BETON_BURGER_FP et même de les recaler dans le cas des enceintes de confinement;
l’outil-métier d’identification des paramètres de la loi de béton armé DHRC[SU1.10.01]. Signalons que l’utilisation de cet outil peut également permettre de donner la réponse linéaire réaliste pour des sections de plaques béton armé quelconques en flexion et en membrane, de vérifier les propriétés homogénéisés ou de quantifier les effets de couplage flexion-membrane par exemple.

A noter également, dans un registre proche, l’existence la commande CALC_ESSAI_GEOMECA [U4.90.21] qui permet de vérifier la pertinence des paramètres de lois de sols identifiés en obtenant la réponse sur point matériel pour différents essais tels que des essais triaxiaux monotones ou cycliques, drainés ou non, des essais oedométriques, etc.

La documentation de référence reste en tout état de cause, une source d’informations indispensable sachant qu’en complément, pour certaines lois, il existe en interne EDF, des Fiches d’Identités Modèles qui explicitent les techniques d’identification.

8.3. Pré / Post-traitement#

8.3.1. Vérification mise en donnée#

On a souvent besoin de vérifier la mise en donnée, pour être sûr par exemple d’avoir affecté les bonnes caractéristiques géométriques à des éléments de structures, de les avoir bien orientés, que les champs de matériaux affectés ont bien été affectés aux bons groupes de mailles,…

Des outils de visualisation peuvent être intéressants pour aider à la vérification de la mise en données. Il suffit pour cela d’imprimer via la commande IMPR_CONCEPT (cf. [ref:U4.91.04 <U4.91.04>] ) un certain nombre de concepts, tel que CARA_ELEM pour visualiser le repère local, CHAM_MATER, pour voir les différents matériaux, les chargements. La commande est la suivante : IMPR_RESU( FORMAT=”MED”, CONCEPT=(_F( CHAM_MATER = CHMAT), _F( CARA_ELEM = CARELE), _F( CHARGE = CHAR1),),); Le rendu est visible sur les deux figures suivantes :

Fig. 8.1 Exemple de visualisation de l’orientation du repère local#

Fig. 8.2 Exemple de visualisation sous Salomé des affectations de matériaux#

8.3.2. Post-traitements#

Pour les post-traitements, de nombreuses possibilités sont offertes à l’utilisateur, qui ne peuvent être détaillées. Citons simplement quelques options spécifiques au Génie Civil:

Grâce à l’opérateur CALC_CHAMP [U4.81.04], de nombreuses options sont disponibles en fonction de la modélisation ou de la loi de comportement utilisée, parmi lesquelles on peut citer:
- isoler les déformations liées au fluage propre EPFP_XXXX ou de dessiccation EPFD_XXXX;
- isoler les déformations thermiques, le retrait endogène ou de dessiccation EPVC_XXXX;
- calculer des contraintes projetées sur la peau d’un volume (par exemple sur les parements d’un ouvrage hydraulique) SIRO_ELEM;
- calculer les énergies dissipées DISS_XXXX, ECIN_ELEM,..
Visualiser les champs de contrainte ou de déformations dans les poutres multi-fibres (POU_D_EM) et les coques multi-couches (DKT) en utilisant la commande IMPR_RESU, cf. [ref:SV1.01.01 <SV1.01.01>].

Fig. 8.3 Exemple de visualisation aux sous-points#
Visualiser les efforts et moments internes pour les éléments de structures, cf. [U7.05.21] §6

Fig. 8.4 Exemple de visualisation des efforts tranchants sur des poutres#

Extraire des efforts ou des déformations en un point quelconque d’une coque grâce à l’opérateur POST_COQUE [U4.81.23].
Tracer le chemin de fissuration et calculer l’ouverture de fissure (\(2D\) uniquement) à partir d’un calcul d’endommagement non-local (GRAD_VARI) grâce à l’opérateur POST_ENDO_FISS [U4.86.01].
Construction de courbe de fragilité avec POST_DYNA_ALEA, [U4.84.04] et [U2.08.05].