Modélisation du comportement dynamique des écrans pare-blocs

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1 Modélisation du comportement dynamique des écrans pare-blocs Journée Dimensionnement des ouvrages au rocher 28/10/15 - Toulouse Auteurs: Marie-Aurélie CHANUT, Jibril COULIBALY Date: 28 octobre 2015

2 Plan Introduction Outil numérique : besoins et objectifs Approche discrète et générique Travaux en cours Conclusions - Perspectives

3 Introduction Travaux de recherche effectués dans le cadre de Cadoroc, sujet 3 «Dimensionnement et modélisation des ouvrages au rocher» échanges, collaborations dans le cadre du PN C2ROP avec académiques et industriels Thèse en cours au Cerema en co-encadrement avec Irstea : thèse de Jibril Coulibaly

4 Outil numérique : besoins et objectifs Justification des capacités d arrêt d un écran de filets par une sollicitation en grandeur réelle : ETAG 27 «Kits de protection contre les chutes de blocs rocheux» En France, station d essais de chutes de blocs de Montagnole de l IFSTTAR Station d essais de chutes de blocs de Montagne (source : Cerema)

5 Outil numérique : besoins et objectifs Modélisation numérique : en amont des essais en vraie grandeur pour améliorer leur réussite ne remplace pas les essais en vraie grandeur comparatif plus que prédictif

6 Outil numérique : besoins et objectifs 3 objectifs : scientifique normatif opérationnel

7 Outil numérique : besoins et objectifs 3 objectifs : scientifique : accéder à une meilleure compréhension du comportement dynamique complexe de l écran de filets : diffusion des efforts, points faibles, analyse des différentes technologies, comparaison des différentes géométries de filets et des différents types de dispositifs de dissipation d énergie, mener des analyses paramétriques (performance des ouvrages vieillissant, imperfection terrain, facteur d échelle ). normatif opérationnel

8 Outil numérique : besoins et objectifs 3 objectifs : scientifique normatif : évolution de la norme vis à vis de cas de charge variés (cinématique et forme du blocs, position de l impact) pour garantir l arrêt en tous points de l ouvrage (coefficient de sécurité vis à vis d un impact au centre sollicitation ETAG 27)? opérationnel : aider à la conception et au dimensionnement des écrans

9 Outil numérique : besoins et objectifs Bénéficiaires : Législateurs (normalisation européenne) MOA Industriels

10 Approche discrète et générique Travaux précédents : 1 fabricant, 1 technologie, 1 modèle, 1 outil de calcul technologie EI Montagne, thèse de F. Nicot (Nicot 2001) technologie GeoBrugg, thèse de A. Volkwein (Volkwein 2004) technologie GTS, thèse de A. Trad (Trad 2011) Méthode des éléments discrets Notre approche : modélisation générique et plateforme générique de calcul associée (Chanut et al 2012)

11 Approche discrète et générique Modélisation générique :

12 Approche discrète et générique

13 Approche générique et discrète Plateforme générique Type de filets : anneaux entrelacés à 4 et 6 contacts grillage simple torsion filet «ELITE»

14 Travaux en cours Principe et intérêts de la plateforme générique et numérique : Sollicitations différentes Modifications de l ouvrage Exemple : vidéos

15 Travaux en cours Élaboration et développement de modèles mécaniques des organes constitutifs des écrans de filets par une approche multi-échelle

16 Travaux en cours Élaboration et développement de modèles mécaniques Modèle d anneau pour filets à 4 (et 6 contacts)

17 Travaux en cours Élaboration et développement de modèles mécaniques Câbles glissants avec comportement élasto-plastique (poulies avec frottement, «effet rideau», lisses intermédiaires)

18 Travaux en cours Élaboration et développement de modèles mécaniques Modélisation du contact bloc-filet (Loi de Cundall linéaire, frottement tangentiel)

19 Travaux en cours Volet expérimental : définition des protocoles expérimentaux nécessaires pour déterminer les paramètres d entrée et valider les modèles mécaniques

20 Travaux en cours Volet expérimental: Essai de traction sur anneau isolé : Définition d un protocole d essai répétable Définition de la méthode (numérique) d exploitation pour déterminer les valeurs des paramètres du modèle Validation du modèle mécanique développé

21 Travaux en cours Développement de la plate-forme générique : Architecture du code définie Modèle d anneau à 4 contacts implémenté Banque de projectile : Sphères Polyèdres (ETAG 27, SAEFL, parallélépipèdes...)

22 Conclusions - Perspectives Modèles mécaniques à développer : grillage simple torsion, poteaux Enrichissement et optimisation de la plateforme générique de calcul Développement d une modélisation stochastique afin d améliorer la connaissance du comportement de l ouvrage dans son environnement réel

23 Modélisation écrans pare-blocs MODELES MECANIQUES DES ELEMENTS OUTIL PLATEFORME GENERIQUE PERFORMANCE OUVRAGE ANCIEN SIMULATIONS NUMERIQUES ADAPTATION OUVRAGE - TERRAIN ETUDE PARAMETRIQUE CINEMATIQUE DE L IMPACT INFLUENCE CHOIX DE CONCEPTION ESSAIS GRANDEUR REELLE

24 Références bibliographiques Nicot, F., Cambou, B., and Mazzoleni, G., Design of rockfall restraining nets from a discrete element modelling. Rock Mechanics and Rock Engineering, Vol. 34, n 2, pp Volkwein A., Numerische Simulation von flexiblen Steinschlagschutzsystemen. Thèse de doctorat, Ecole Polytechnique Fédérale de Zurich, Zurich, Trad A., Analyse du comportement et modélisation de structures souples de protection : le cas des écrans de filets pare-pierres sous sollicitations statique et dynamique. Thèse de doctorat, INSA de Lyon, Villeurbanne, Chanut M-A., Dubois L., Matot B., Nicot F., Comportement dynamique des écrans de filets sous impact : un modèle générique d écrans. Journées Nationales de Géotechnique et de Géologie de l Ingénieur, JNGG Bordeaux, Coulibaly J., Chanut M-A, Nicot F., Lambert S., Modélisation générique du comportement des écrans de filets pare-blocs sous impacts, Journée RIDAD ENTPE, mars 2015

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