Application du concept des réseaux acoustiques à bandes interdites dans la protection sismique des ouvrages de génie civil
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Date
2013-12-31
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Université Mouloud Mammeri
Abstract
L’axe de recherche sur la propagation des ondes dans les milieux périodiques a connu une
période faste vers la fin du XIXe siècle et le début du XXe. Plusieurs théorèmes ont été
avancés. Les ondes optiques avec Rayleigh, la cristallographie avec Bragg, la diffraction des
ondes optiques par les ondes élastiques avec Brillouin notamment, ou encore les travaux de
Bloch sur les fonctions d'ondes.
Les cristaux phononiques sont définis comme étant des matériaux composites
macroscopiques présentant une périodicité spatiale dans une ou plusieurs directions de
l’espace (1D, 2D et 3D). En tant que tels, ils sont capables de bloquer la propagation
acoustique dans certaines directions et gammes de fréquences, par le biais de la réflexion de
Bragg lorsque la longueur d’onde est de l’ordre de la périodicité.
A partir de l’an 2000, un nouveau rebondissement touche la classe des cristaux
phononiques avec l’apparition d’une nouvelle catégorie de milieux dotés de comportements
physiques inhabituels. En effet, la composition et la configuration de ces structures
phononiques leur confère la capacité de bloquer la propagation des ondes ayant des longueurs
d’ondes largement supérieures à la périodicité de la structure. L’origine de cette manifestation
réside dans le fait que la structure est dotée de résonateurs qui peuvent vibrer localement à de
très basses fréquences. Le mécanisme moteur de ces comportements est ainsi appelé
résonance locale, d’où le nom de cristaux phononiques à résonance locale. Le potentiel de
ce mécanisme a attiré les chercheurs à transposer ces fondements théoriques à la conception
de structures périodiques permettant de bloquer ou d’atténuer les ondes sismiques dans les
ouvrages de génie civil.
Dans le cadre de ce mémoire nous nous sommes intéresser à concevoir des réseaux
périodiques à l’échelle des ouvrages de génie civil permettant d’inhiber la propagation des
ondes dans le domaine des très basses fréquences (0.1-30Hz).
Les fondements théoriques utilisés pour l’étude des cristaux phononiques ainsi que les
différentes applications dans l’isolation sismique des ouvrages de génie civil sont d'abord
présentés. Ensuite, deux structures périodiques à l'échelle des ouvrages de génie civil ont été
conçues. La première est constituée d’une matrice en béton dans laquelle sont disposés
périodiquement dans les deux directions du plan [X, Y] deux noyaux lourds enrobés
d’élastomère. La seconde structure est constituée d’un arrangement périodique
unidimensionnel de couches successives de béton et d’élastomère. L'efficience de ces
structures à bloquer la propagation des ondes sismiques a été évaluée en termes des positions
et largeurs des bandes interdites.
Description
83 f.:ill.;30 cm.(+CD-ROM)
Keywords
Séisme : isolation, Onde optique, cristallographie
Citation
Modélisation et Calcul Non Linéaire