Stabilité structurale 3D des ouvrages hydrauliques en béton : développement et applications d'éléments fibres hydromécaniques

Problématique : Les méthodes tridimensionnelles d'analyse structurale des piliers d'évacuateurs de crues en béton non armé peuvent être divisées en trois catégories de complexité croissante: (1) méthode de gravité (MG); (2) méthode d'éléments fibres et (3) méthode d'éléments finis 3D solides (MEF 3D). La MG, qui fait l'hypothèse d'une distribution linéaire des contraintes de flexion, est utilisée fréquemment dans la pratique en se basant sur l'hypothèse d'Euler-Bernoulli (EB) des « sections planes qui restent planes » après le chargement. Par ailleurs, les distorsions de gauchissement de la torsion et du cisaillement sont ignorées. La MEF 3D permet de capturer l'effet du gauchissement des sections profondes due au cisaillement et à la torsion. Cependant, l'utilisation de la MEF 3D en calcul non linéaire requiert (1) beaucoup d'expertise, (2) souffre souvent de problèmes de convergence, (3) demande de longs temps de calcul et (4) demande le développement d'outils de post-traitement exhaustifs afin de déterminer les indicateurs de la stabilité structurale (facteur de sécurité au glissement, position de la résultante des forces …). La méthode d'éléments fibres utilisant les paramètres familiers de la théorie de poutre, conduit à des résultats plus précis que la MG et avec moins de complexité que la MEF 3D non linéaire en termes de ressources d'ingénierie, temps de calcul et ressource d'interprétation des résultats pour prendre des décisions sur l'adéquation des indicateurs de stabilité par rapport aux exigences réglementaires. La méthode des éléments fibres présente donc plusieurs avantages par rapport à la MEF 3D, tout particulièrement pour les applications industrielles.