Modélisation du comportement dynamique des écrans

Modélisation du
comportement dynamique
des écrans pare-blocs
Journée Dimensionnement des ouvrages au
rocher – 28/10/15 - Toulouse
Auteurs : Marie-Aurélie CHANUT, Jibril COULIBALY
Date : 28 octobre 2015
Plan
Introduction
Outil numérique : besoins et objectifs
Approche discrète et générique
Travaux en cours
Conclusions - Perspectives
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Introduction
Travaux de recherche effectués dans le cadre
de Cadoroc, sujet 3 « Dimensionnement et
modélisation des ouvrages au rocher »
échanges, collaborations dans le cadre du PN
C2ROP avec académiques et industriels
Thèse en cours au Cerema en co-encadrement
avec Irstea : thèse de Jibril Coulibaly
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Outil numérique :
besoins et objectifs
Justification des capacités d’arrêt d’un écran de
filets par une sollicitation en grandeur réelle :
ETAG 27 « Kits de protection contre les chutes de
blocs rocheux »
En France, station d’essais de chutes de blocs
de Montagnole de l’IFSTTAR
Station d’essais de chutes de blocs
de Montagne (source : Cerema)
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Outil numérique :
besoins et objectifs
Modélisation numérique :
en amont des essais en vraie grandeur pour
améliorer leur réussite
ne remplace pas les essais en vraie
grandeur
comparatif plus que prédictif
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Outil numérique :
besoins et objectifs
3 objectifs :
scientifique
normatif
opérationnel
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Outil numérique :
besoins et objectifs
3 objectifs :
scientifique
: accéder à une meilleure compréhension du
comportement dynamique complexe de l’écran de filets :
diffusion des efforts,
points faibles,
analyse des différentes technologies,
comparaison des différentes géométries de filets et des
différents types de dispositifs de dissipation d’énergie,
mener des analyses paramétriques (performance des
ouvrages vieillissant, imperfection terrain, facteur d’échelle …).
normatif
opérationnel
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Outil numérique :
besoins et objectifs
3 objectifs :
scientifique
normatif : évolution de la norme vis à vis de cas de charge
variés (cinématique et forme du blocs, position de l’impact) pour
garantir l’arrêt en tous points de l’ouvrage (coefficient de
sécurité vis à vis d’un impact au centre – sollicitation ETAG 27) ?
opérationnel :
aider
dimensionnement des écrans
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à
la
conception
et
au
Outil numérique :
besoins et objectifs
Bénéficiaires :
Législateurs (normalisation européenne)
MOA
Industriels
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Approche discrète et
générique
Travaux précédents : 1 fabricant, 1 technologie, 1
modèle , 1 outil de calcul
technologie EI Montagne, thèse de F. Nicot (Nicot 2001)
technologie GeoBrugg, thèse de A. Volkwein (Volkwein 2004)
technologie GTS, thèse de A. Trad (Trad 2011)
Méthode des éléments discrets
Notre approche : modélisation générique et
plateforme générique de calcul associée (Chanut et
al 2012)
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Approche discrète et
générique
Modélisation générique :
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Approche discrète et
générique
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Approche générique et
discrète
Plateforme générique
Type de filets :
anneaux entrelacés
à 4 et 6 contacts
grillage simple torsion
filet « ELITE ® »
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Travaux en cours
Principe et intérêts de la plateforme générique
et numérique :
Sollicitations différentes
Modifications de l’ouvrage
Exemple : vidéos
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Travaux en cours
Élaboration et développement de modèles
mécaniques des organes constitutifs des écrans
de filets par une approche multi-échelle
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Travaux en cours
Élaboration et développement de modèles
mécaniques
Modèle d’anneau pour filets à 4 (et 6 contacts)
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Travaux en cours
Élaboration et développement de modèles
mécaniques
Câbles glissants avec comportement élasto-plastique
(poulies avec frottement, « effet rideau », lisses
intermédiaires)
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Travaux en cours
Élaboration et développement de modèles
mécaniques
Modélisation du contact bloc-filet (Loi de Cundall
linéaire, frottement tangentiel)
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Travaux en cours
Volet expérimental : définition des protocoles
expérimentaux nécessaires pour déterminer les
paramètres d’entrée et valider les modèles
mécaniques
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Travaux en cours
Volet expérimental:
Essai de traction sur anneau isolé :
Définition d’un protocole d’essai répétable
Définition de la méthode (numérique) d’exploitation pour
déterminer les valeurs des paramètres du modèle
Validation du modèle mécanique développé
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Travaux en cours
Développement de la plate-forme générique :
Architecture du code définie
Modèle d’anneau à 4 contacts implémenté
Banque de projectile :
Sphères
Polyèdres (ETAG 27, SAEFL, parallélépipèdes...)
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Conclusions - Perspectives
Modèles mécaniques à développer : grillage
simple torsion, poteaux …
Enrichissement et optimisation de la plateforme générique de calcul
Développement
d’une
modélisation
stochastique afin d’améliorer la connaissance du
comportement
de
l’ouvrage
dans
son
environnement réel
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Modélisation écrans pare-blocs
MODELES
MECANIQUES
DES ELEMENTS
OUTIL
PLATEFORME
GENERIQUE
ADAPTATION OUVRAGE - TERRAIN
PERFORMANCE
OUVRAGE ANCIEN
SIMULATIONS
NUMERIQUES
CINEMATIQUE DE L’IMPACT
ETUDE PARAMETRIQUE
INFLUENCE CHOIX DE CONCEPTION
ESSAIS
GRANDEUR REELLE
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Références bibliographiques
Nicot, F., Cambou, B., and Mazzoleni, G., Design of rockfall restraining nets from a
discrete element modelling. Rock Mechanics and Rock Engineering, Vol. 34, n° 2, pp. 99118. 2001.
Volkwein A., Numerische Simulation von flexiblen Steinschlagschutzsystemen. Thèse
de doctorat, Ecole Polytechnique Fédérale de Zurich, Zurich, 2004.
Trad A., Analyse du comportement et modélisation de structures souples de protection
: le cas des écrans de filets pare-pierres sous sollicitations statique et dynamique. Thèse
de doctorat, INSA de Lyon, Villeurbanne, 2011.
Chanut M-A., Dubois L., Matot B., Nicot F., Comportement dynamique des écrans de
filets sous impact : un modèle générique d’écrans. Journées Nationales de Géotechnique
et de Géologie de l’Ingénieur, JNGG Bordeaux, 2012.
Coulibaly J., Chanut M-A, Nicot F., Lambert S., Modélisation générique du
comportement des écrans de filets pare-blocs sous impacts, Journée RIDAD ENTPE, mars
2015
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