Comportement des structures en maçonnerie terre soumises à des sollicitations sismiques : Développement d'expérimentations et modélisation numérique
Institution:
Université Grenoble Alpes (ComUE)Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Earth construction are widely used in a lot of developing countries where they still the main technique of construction despite the dominance of modern construction techniques in urban areas. Studying the seismic vulnerability of such structures is then crucial since many of them are located in highly active seismic zones. Therefore, this study focused on analysing the behaviour of earth constructions, more specifically the adobe walls, thanks to numerical and experimental methods.Two experimental tests were developed for this study. The first one is a shaketable which permits to do dynamic tests by reproducing the real seismic events. An important effort was carried on in order to enhance and to validate all the parts of the table and to check the device performance via signal analysis. Then, a steel structure prototype was used to check the behaviour of the table with additional payload. The second test is a pseudo dynamic test, known as a hybrid test, that combines numerical and experimental aspects. The same steel prototype was used to validate the test workability. Then, the feedback of both experiments were compared to the results of numerical simulations.The last part of the work was dedicated to the vulnerability analysis of adobe walls. A numerical model based on previous quasi-static tests on two earth masonry walls was created in Abaqus. It was followed by a parametrical study to assess the effect of some material properties on the wall behaviour. Then a dynamic experimental test was carried out on an adobe wall using the shake table. The experimental results were then compared to numerical ones that were obtained based on material characteristics extracted from different experimental tests on the adobe and the mortar done at material scale.Dynamic tests performed on adobe wall and the numerical work allowed to predictthe wall response and to study the damage patterns. Additional works to enhance the experimental apparatus performance as well as the numerical models will be done in order to optimize the tools for seismic analysis that were developed in this study.
Abstract FR:
La construction en terre est encore largement utilisée dans les pays en voie de développement malgré la dominance des techniques de construction moderne dans les zones urbaines. Etudier et analyser la vulnérabilité sismique des structures en terre est essentiel puisque la majorité d’entre elles sont localisées dans des zones sismiques actives. Ainsi l'objectif de cette étude est d’analyser le comportement de structure en terre, et en particulier les murs en adobe, en se basant sur des méthodes numériques et expérimentales.Deux bancs d'essai ont été développés pour cette étude. La première est une table vibrante qui permet de réaliser des essais dynamiques en reproduisant des évènements sismiques réels. Une attention particulière a été réalisée pour améliorer et valider les différents composants de la table. Puis ses performances ont été vérifiées en analysant sa réponse et sa capacité à reproduire des signaux sismiques. Ensuite, une structure métallique a été utilisée pour examiner le comportement de la table avec une masse ajoutée. Le deuxième banc d'essai est l’essai pseudo dynamique qui est considéré comme un essai hydride puisqu’il assemble les deux aspects numérique et expérimental. De nouveau, la structure métallique a été utilisée pour valider l’efficacité de cet essai. Ensuite, les résultats des deux tests ont été comparés à ceux des simulations numériques.La deuxième phase de cette thèse a été consacrée pour l’analyse de la vulnérabilité des murs en adobe où un modèle numérique a été développé en utilisant le logiciel Abaqus et validé grâce aux résultats d'essais quasi-statiques. La validation a été suivie par une étude paramétrique dont le but était d’évaluer l’effet de quelques propriétés des matériaux sur le comportement de mur. Ensuite, la table vibrante a été utilisée pour réaliser un essai dynamique sur un mur en adobe. Les résultats expérimentaux ont été comparés à des résultats numériques qui ont été obtenus en se basant sur des caractéristiques des matériaux provenant d'essai sur l’adobe et le mortier.Les essais dynamiques et le travail numériques qui ont été réalisés permettent de prévoir la réponse de mur et d’étudier son modèle d’endommagement. Cependant, un travail supplémentaire semble encore nécessaire afin d'améliorer la performance des expérimentations ainsi que celle des modèles numériques pour optimiser ses outils d’analyse sismique qui ont été développés durant cette étude.