Interaction sol-structure en centrifugeuse - CFMR

JNGG 2002, 8 et 9 Octobre 2002, Nancy 4
3.2. Conception du modèle réduit
La méthode des éléments finis a été employée pour concevoir le modèle et définir les gammes des
capteurs et des jauges de déformation (Lacaze, 2000). L’ouvrage simulé est un portique
hyperstatique sur 3 appuis soumis à un chargement réparti uniforme. Le noeud situé à l’intersection
de l’appui central et des deux travées peut simuler une articulation ou un encastrement, en fonction
de la rigidité de l’ouvrage souhaitée. Les caractéristiques du portique, sont :
- ses dimensions : L = 25 m, H = 6 m, B 1 = B 3 = 1m, B 2 = 3,3 m et a M = a T = 1 m²
- ses propriétés mécaniques : E M = E T = 15 000 MPa
La modélisation par modèle réduit nécessite le respect des lois de similitude (Tableau 1). Les
propriétés mécaniques du prototype (ouvrage à l’échelle 1) et du modèle réduit (échelle 1/n) sont
identiques. Avec la centrifugeuse, l’accélération maximale n est de 100 g, ce qui autorise un modèle
réduit à l’échelle 1/100 (Garnier, 1995).
3.3. Dispositif expérimental
Tableau 1. Lois de similitude
Grandeur physique Facteur d’échelle
Masse volumique 1
Longueur 1/n
Déplacement 1/n
Déformation 1
Force
1/n²
Moment 1/n 3
Accélération
n
La maquette utilisée est un portique mécano-soudé à 3 appuis en alliage d’aluminium. Le module
(E M = E T ) déterminé expérimentalement vaut 28 500 MPa. La spécificité de ce portique est la
possibilité de modifier sa rigidité. En effet, le nœud central, situé à l’intersection des travées et du
poteau central, peut simuler un encastrement ou une articulation, en fonction du serrage du boulon
et de l’écrou (figure 3).
Afin de multiplier le nombre de simulations, deux maquettes du prototype sont placées dans 2 bacs
distincts situés sur la même nacelle. Les bacs ont pour dimensions 0,75 m * 0,5 m. Chaque
maquette est équipée de 18 jauges de déformations, lesquelles sont positionnées de manière à
fonctionner en couple. De plus, deux capteurs de déplacements sont placés au droit d’un appui
latéral et de l’appui central. Un cinquième capteur mesure les déplacements verticaux du sol d’un
des deux bacs. Le rajout de 2 semelles latérales (2,2*2,2 cm) ainsi que d’une semelle centrale
(3,3*3 cm) sous chaque appui améliore la stabilité transversale de la structure. La structure est
soumise à un chargement concentré au milieu de chaque travée. Le chargement peut être symétrique
ou dissymétrique.
Le substratum indéformable est simulé par une plaque en aluminium lisse, supposé infiniment
rigide (E = 70 000 MPa), dont la pente peut être nulle, de 8° ou de 17°. Le sol est un sable dont le
d 50 = 0,15 mm (Gemperline, 1988). Le sable est mis en place par pluviation (Chen et al, 1998), à
hauteur constante par rapport au bord des bacs. Le poids volumique est de 14 kN.m -3 .