Problématique L`objectif de la recherche Méthodologie Applications

NESRINE
AMORRI, étudiante à la maitrise en ingénierie
Modélisation et validation de comportement mécanique
d’une structure de bois assemblée par des connecteurs
métalliques
Direction : Hatem Mrad
Codirection : Ahmed Koubaa
Organisme subventionnaire : CRC
Date de début de projet : 24/08/2015
Date de fin de projet : 30/05/2017
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Problématique
La conception des structures en bois d’œuvre assemblées avec des connecteurs métalliques représente
aujourd’hui un défi de taille pour les industriels. Ces structures sont généralement utilisées dans des
infrastructures critiques comme les ponts, immeubles, etc. Le bois d’œuvre utilisé doit être mis à l’épreuve
lorsqu’il forme une structure de membrures assemblées et sollicitées d’une façon statique et dynamique. Les
structures sont soumises, principalement, à divers types de sollicitations mécaniques simples ou combinées
en flexion, cisaillement et compression provoquant la dégradation de la rigidité et des déplacements résiduels
au niveau des connecteurs. Ceci mène inévitablement à des déformations permanentes de la structure voire
son effondrement. Les chargements admissibles et la portée libre autorisée des structures sont souvent
estimés par diverses normes CSA, CNBC et ASTM, dans des conditions très particulières d’utilisations.
Malgré de nombreuses études réalisées tant sur le plan expérimental que dans le domaine de la modélisation
numérique, les mécanismes de défaillance au niveau des nœuds d’assemblage sont loin d’être totalement
élucidés. L’objectif principal de ces études est d’assurer une résistance globale des structures de bois sous
des chargements statique et dynamique. La prédiction fiable des déformations et des mécanismes de
défaillance constituent des étapes clés pour atteindre cet objectif. Ceci passe par un jugement technique
éprouvé qui renvoie systématiquement aux normes précitées.
L’objectif de la recherche
L’objectif général de ce projet consiste à mettre en place un modèle numérique pour la conception des
structures de bois d’œuvre assemblées. Les objectifs spécifiques consistent à :
i. Étudier le comportement global des structures sous des sollicitations combinées en flexion et en
compression.
ii. Étudier la rigidité au niveau des zones critiques des liaisons utilisant des connecteurs métalliques.
iii. Proposer une configuration optimisée d’une structure de bois conformément aux normes en vigueur.
Méthodologie
La méthodologie proposée se décompose en trois principales phases :
Phase 1: mener une étude bibliographie sur les lois de comportement des bois assemblés en barres et
poutres. Les comportements élastique, élastoplastique, viscoélastique, élastoviscoplastique constituent
l’essentiel de ces lois. Au terme, de cette phase un modèle empirique sera développé et validé en interpolant
des courbes expérimentales.
Phase 2: caractériser expérimentalement les propriétés mécaniques de bois sous des conditions particulières
de température, humidité, etc.
Phase 3: simuler un modèle standard d’une structure de bois en utilisant le logiciel de calcul par éléments
finis Abaqus.
Applications potentielles et retombées industrielles
Au niveau scientifique, ce projet permettra d’acquérir les connaissances nécessaires autant expérimentales
que numériques pour l’analyse de comportement global des structures de bois assemblées sous des
chargements cycliques et acycliques. Aussi, le modèle numérique générique à développer permettra de mieux
concevoir des structures de bois avec un nombre raisonnable d’essais de validation expérimentaux.