- 3 - Introduction - CESAR-LCPC version 4.1

Transcription

1 : itech Rue de Vincennes Montreuil France Tel : Fax : cesar-lcpc@itech-soft.com

2

3 - 3 - Introduction - CESAR-LCPC version 4.1

4

5 20m Didacticiel 4 - CESAR-LCPC version 5 1. INTRODUCTION 6 m Ce modèle est base sur l article Slope stability analysis by finite elements, de Griffiths and Lane (dans Geotechnique 49, n 3, pp , 1999). On y décrit une procédure de réduction des paramètres de résistance du sol et l effet sur la stabilité d une pente. Cette procédure est aussi appelé «procédure de réduction c-phi». On analyse une pente constituée d argile non drainée insérant une fine couche de faibles caractéristiques. Cette fine couche a une géométrie bien établie (cf. figure ci-dessous). 20 m 12 m u = 0 12 m 20 m 6 m v = 0 60 m 12 m 10 m u = 0 10 m Figure 1: Situation du problème Dans ce didacticiel, l utilisateur est amené à mettre en œuvre la procédure d analyse en stabilité de l ouvrage (procédure de réduction c-phi) sous poids propre. Un facteur de sécurité sera calculé. Le facteur de sécurité est définit comme suit : Ce facteur de sécurité est obtenu lorsque le calcul aux éléments finis atteint une solution convergée, juste avant la rupture de la pente Spécifications du problème Hypothèses générales - Problème 3D simplifiable en 2D sous hypothèse des déformations planes, - Analyse statique, - Comportement non-linéaire des sols. Propriétés des matériaux Le modele de Tresca est employé (Mohr-Coulomb avec u = u = 0). h (kn/m 3 ) E u (MPa) c u (kpa) Talus , Couche «faible» , u ( ) - 5 -

6 Didacticiel 4 - CESAR-LCPC version 5 2. DONNEES POUR LA PROCEDURE DE REDUCTION C/PHI 2.1. Réglages initiaux 1. Lancer CLEO2D. 2. Définir les unités dans le menu Préférences > Unités. - Dans l arborescence, sélectionner Général/Longueur et définir m dans la case en bas à droite. - Dans l arborescence, sélectionner Mécanique/Force et définir kn dans la case en bas à droite. - Dans l arborescence, sélectionner Mécanique/Déplacement et définir mm dans la case en bas à droite. 3. Cliquer Valider pour fermer. Utiliser «Sauver par défaut» pour définir ce système d unité comme l environnement utilisateur Maillage 2D Un nouveau projet commence toujours par l étape de définition de la géométrie, Géométrie. Tracé des contours : On peut utiliser la grille magnétique et l outil de tracé de segments Lignes brisées interactif des longueurs de segments permettant de se repérer., l affichage Afin de guider l utilisateur pas à pas, on utilise l outil Points,. On commence par dessiner les limites externes du talus. 1. Cliquer sur. La boîte de dialogue de définition des points s affiche. 2. Entrer (0 ; 0) en X et Y, puis Appliquer. 3. Cocher Points liés pour générer les segments entre points consécutivement créés. 4. Entrer (60 ; 0), puis Appliquer. Le segment A est créé. 5. Entrer (60 ; 10), puis Appliquer. Le segment B est créé. 6. Entrer (40 ; 10), puis Appliquer. Le segment C est créé. 7. Entrer (20 ; 20), puis Appliquer. Le segment D est créé. 8. Entrer (0 ; 20), puis Appliquer. Le segment E est créé. 9. Entrer (0 ; 0), puis Appliquer. Le segment F est créé. On trace maintenant le contour inférieur de la couche de faible qualité. 1. Cliquer sur. La boîte de dialogue de définition des points s affiche. 2. Entrer (0 ; 0) en X et Y, puis Appliquer. 3. Cocher Points liés pour générer les segments entre points consécutivement créés. 4. Entrer (38 ; 4), puis Appliquer. Le segment G est créé. 5. Entrer (48 ; 4), puis Appliquer. Le segment H est créé. 6. Entrer (54 ; 10), puis Appliquer. Le segment I est créé

7 Didacticiel 4 - CESAR-LCPC version 5 Enfin, on trace maintenant le contour supérieur de la couche de faible qualité. 7. Cliquer sur. La boîte de dialogue de définition des points s affiche. 8. Entrer (0 ; 0) en X et Y, puis Appliquer. 9. Cocher Points liés pour générer les segments entre points consécutivement créés. 10. Entrer (36 ; 6), puis Appliquer. Le segment J est créé. 11. Entrer (48 ; 6), puis Appliquer. Le segment K est créé. 12. Entrer (52 ; 10), puis Appliquer. Le segment L est créé. E E D F G J K C L I C B A H Figure 2: Géométrie Définition de la densité de maillage Il est conseillé de mailler densément dans les régions où sont attendues les gradients importants, c est-à-dire dans le cas présent à proximité de la couche de faible qualité. On générera une évolution progressive des densités, le maillage pouvant être plus lâche sur les limites du modèle. 1. Activer l étape Découpages sur la barre de progression du projet. 2. Sélectionner tous les contours sauf les segments A, B et F. Cliquer Découpages par distance pour imposer une longueur de maille sur ces segments. Entrer 1 m dans la boîte de dialogue. Valider. 3. Sélectionner les segments A, B et F. Cliquer Découpages par distance. Entrer 2 m. Valider. 4. Cliquer Découpage variable pour diviser les segments avec une progression de longueur. Cocher Premier intervalle et Dernier intervalle pour définir la méthode. Entrer 1 m comme Premier intervalle et 2 m comme Dernier intervalle. Appliquer sur les segments E et C pour affecter ce découpage. La position du click définit la position du segment initial

8 Didacticiel 4 - CESAR-LCPC version 5 Figure 3: Densité de maillage définie Maillage 1. Dans l étape Maillage, Cliquer Maillage. 2. Sélectionner toutes les surfaces. 3. Choisir Quadratique comme type d interpolation et Triangle comme forme d éléments. 4. Cliquer Valider pour générer le maillage. CESAR-LCPC propose 3 niveaux pour la procédure de maillage surfacique, donnant la possibilité de générer des maillages plus ou moins denses. Cet algorithme s ajuste dans le menu Préférences > Option programme : linéaire = lâche, cubique = dense. Définition des groupes Cette étape est facultative mais elle facilite la reconnaissance des groups d éléments, en particulier lorsqu ils sont nombreux et de différents types. 1. Sur la barre d outils Sélections, activer Groupes de maillages. 2. Activer Définition des groupes. 3. Sélectionner les maillages surfaciques correspondant au talus. Entrer Sol comme nom. Appliquer. 4. Sélectionner les maillages surfaciques correspondant à la couche faible. Entrer Couche comme nom. Valider. Figure 4: Vue du maillage - 8 -

9 Didacticiel 4 - CESAR-LCPC version Préparation du modèle de calcul Définition du modèle : 1. Cliquer Définition du modèle. 2. Entrer Calcul de stabilité comme nom. 3. Cliquer Ouvrir. - Choisir Statique comme domaine d analyse. - Sélectionner MCNL comme module de calcul. - Activer Déformation plane comme type de configuration. - Valider. 4. Sélectionner Initialisation des paramètres comme type d initialisation. Valider. Propriétés des couches de sol : 1. Cliquer Propriétés. 2. Cliquer Affectation des propriétés. 3. Dans la liste Type d éléments, Choisir (F1) Eléments iso. déplacements 2D. 4. Sélectionner un groupe d éléments de massif de sol. 5. Choisir Mohr-Coulomb sans écrouissage comme modèle de comportement (critère de Tresca avec = 0). Entrer les propriétés des couches de sol. Appliquer puis Fermer. (kg/m3) E (MN/m²) c (MN/m²) ( ) ( ) Talus ,3 0, Couche ,3 0, Figure 5: Boîte à outils pour l affectation des propriétés - 9 -

10 Didacticiel 4 - CESAR-LCPC version 5 Conditions de blocages 1. Cliquer Définition des conditions aux limites. 2. Entrer Blocages standard comme nom. Ouvrir. 3. Cliquer pour définir les blocages latéraux et inférieurs. Ces supports sont automatiquement affectés aux limites du modèle. Cas de charge 1. Cliquer Définition des cas de charges. 2. Entrer poids propre comme nom. Ouvrir. 3. Sélectionner tous les groupes. 4. Cliquer Forces de pesanteur. 5. Valider. Paramètres du calcul 1. Activer Paramètres du calcul. 2. Dans l onglet Paramètres généraux, renseigner les valeurs suivantes : - Nombre max d incréments : 1 Nombre max d itérations par incrément : 1000 Tolérance : 0,001 - Type de calcul : c/phi réduction Détection non-convergence Activé Valeur min 0,01 Valeur max 5 Précision o,01 - Méthode de résolution : 1- Méthode des contraintes initiales - Type d algorithme de résolution : Multi frontal 3. Fermer en cliquant Valider. Figure 6: Boîte à outils pour la definition des paramètres de calcul

11 Didacticiel 4 - CESAR-LCPC version 5 Résolution: 1. Cliquer Gestion des calculs 2. Sélectionner Calcul de stabilité. 3. Sélectionner Création des fichiers et lancement. 4. Cliquer Valider. Il est important de prêter attention à tous les messages affichés dans la fenêtre externe de calcul, notamment ceux alertant sur des erreurs. Les résultats sont sauvegardés sous un fichier binaire (*.RSV4) dans le répertoire temporaire ( /TMP/), défini pendant l installation du logiciel. Le détail du calcul y est aussi sauvegardé dans un fichier texte (*.LIST)

12 Didacticiel 4 - CESAR-LCPC version 5 3. RESULTATS 3.1. Facteur de sécurité Le résultat principal de l analyse est le facteur de sécurité recherché par l analyse de réduction c-phi. Il est affiché : - Dans la fenêtre d affichage du déroulement du calcul, - Dans le fichier listing. Le facteur de sécurité calcul est de 0,8010. Il est conforme aux valeurs reportées dans l article de Griffiths and Lane pris comme référence Affichage de résultats 1. Activer l étape Visualisation des résultats 2. Cliquer sur Options d affichage. - Sélectionner Déformé comme Maillage, - Cliquer sur Contours, sélectionner Norme de la déformation plastique, - Sélectionner Isovaleur comme Légende, - Appliquer. 3. Cliquer Options Isovaleurs. - Activer Zones, - Appliquer. Figure 7: Visualisation des déformations plastiques sur la maillage déformé

13

14 Edited by : rue de Vincennes F MONTREUIL Tél. : Fax : cesar-lcpc@itech-soft.com itech