Développement de modèles numériques par éléments finis pour l'analyse du comportement mécanique des connexions bois/béton

Abstract

Les poutres composites bois-béton sont largement utilisées pour améliorer les caractéristiques de résistance et de rigidité flexionnelle des planchers en constructions neuves comme en rénovation. Elles connaissent un grand essor dans les bâtiments à usage d’habitation, administratifs et industriels grâce à la montée en puissance des programmes de réhabilitation et du concept de la diminution du poids des structures. Les performances structurelles des poutres bois-béton dépendent directement de la capacité du connecteur utilisé pour résister aux efforts de cisaillement. Plusieurs types de connecteurs mécaniques, plus au moins rigides, sont utilisés pour connecter les poutres bois aux dalles béton. Le connecteur mécanique peut être discret ou continu. Ce mode de construction permet de combiner les avantages structuraux et non structuraux des deux matériaux (bois et béton). La procédure réglementaire de dimensionnement de ce type de poutre composite est basée sur une approche linéaire élastique en considérant principalement deux critères : l’état limite ultime et l’état limite de service. La plupart des modèles numériques existant dans la littérature sont dédiés aux assemblages par boulons et tiges de gros diamètres et très peu de travaux sur les assemblages réalisés par vis. En effet, la modélisation tridimensionnelle des vis reste très onéreuse et conduit à des temps de calcul inacceptables. La motivation principale de cette thèse est l’absence de modèles numériques prédictifs, adaptés aux situations pratiques, en ce qui concerne les vis et les modèles théoriques actuellement pratiqués, souvent trop simplifies. Dans ce travail, nous présentons un modèle numérique, par éléments finis, pour la simulation du comportement non-linéaire des connections vissées. L’approche est basée sur le couplage poutre/solide, où les vis sont modélisées par un élément de poutre spécial, sans ddl de rotation, et les autres membrures assemblées par des éléments finis volumiques. Les résultats ont été validés par comparaison aux résultats expérimentaux.