u2.03.07 Panorama des outils disponibles pour réaliser des calculs de structure de Génie Civil en béton#
Résumé:
L’objectif de ce document est de fournir une vision d’ensemble des possibilités de modélisation qui s’offrent à l’utilisateur en fonction du type d’analyse qu’il souhaite mener en Génie Civil. Différents choix sont toujours possibles et le but de ce document n’est pas de se substituer à l’analyse de l’ingénieur mais bien de lui permettre de choisir plus facilement les options de modélisation, en fonction des outils disponibles, et de l’orienter vers des documents plus spécifiques.
Choix possibles pour les calculs thermiques#
La tableau suivant précise les modélisations possibles en fonction du type d’analyse.
Modélisation |
Type d’analyse |
Type d’élément |
Exemple |
||
Linéaire |
Non-Linéaire |
Linéaire |
Quadratique |
||
3D/3D_DIAG |
ok |
ok |
ok |
ok |
FORMA41 |
PLAN/PLAN_DIAG |
ok |
ok |
ok |
ok |
FORMA21 |
AXIS/AXIS_DIAG |
ok |
ok |
ok |
ok |
FORMA30 |
COQUE |
ok |
nook |
ok |
ok |
HPLA100C |
COQUE_PLAN |
ok |
nook |
nook |
ok |
ZZZZ110 |
COQUE_AXIS |
ok |
nook |
nook |
ok |
HPLA100B |
Tableau 2-1 : Types d’analyse possibles en thermique
Remarques :
Les modélisations 3D_DIAG, PLAN_DIAG et AXIS_DIAG, qui correspondent à l’utilisation d’une matrice de masse lumpée ou diagonalisée (cf. [R3.06.07]), donnent des résultats plus précis que les modélisations classiques en présence de choc thermique et pour les éléments linéaires.
Pour les coques, la variation de température dans l’épaisseur est forcément parabolique [R3.11.01].
Tous les chargements ne sont pas applicables à la modélisation COQUE, vérifier avant utilisation [U4.44.02].
Pour poursuivre avec un calcul mécanique, on conseille :
d’utiliser préférentiellement des éléments linéaires pour résoudre le problème thermique avec la modélisation XXXX_DIAG, et des éléments quadratiques pour le problème mécanique, de préférence sous-intégrés U2.01.10. Toutefois, pour les calculs d’endommagement, il peut également être intéressant de travailler avec des élements linéaires pour limiter la localisation (attention à vérifier que le raffinement est suffisant).
de bien vérifier que la loi de comportement utilisée prend en compte la déformation thermique, et que la modélisation utilisée accepte bien les variables de commande et notamment la thermique. Lorsqu’elle est prise en compte, la dilatation thermique est sphérique et vaut \({\varepsilon}_{\mathit{th}}=\alpha \Delta T{I}_{d}\) . A l’heure actuelle, les éléments volumiques et plan, les éléments DKT et DKTG et les poutres multifibres (POU_D_EM et POU_D_TGM) supportent la température comme variable de commande.Il n’existe pas dans Code_Aster de modèle décrivant spécifiquement l’endommagement d’origine thermique.
Choix possibles pour les calculs d’hydratation#
Il existe un seul modèle d’hydratation dans Code_Aster qui permet de décrire le dégagement de chaleur ainsi que le durcissement, cf. [R7.01.12]. Il est résolu via l’opérateur THER_NON_LINE, et le comportement “THER_HYDR”. Le modèle ne doit comporter que le béton, modélisé à l’aide d’éléments volumiques ou surfaciques, de préférence linéaires. Les modélisations conseillées sont 3D_DIAG, PLAN_DIAG et AXIS_DIAG (mais 3D, PLAN ou AXIS sont également possibles). Des pas de temps suffisamment petits doivent être utilisés au jeune âge (de l’ordre de l’heure jusqu’au pic d’échauffement thermique, puis les pas de temps peuvent être augmentés progressivement) pour obtenir une solution de bonne qualité, car une discrétisation explicite de la source de chaleur est utilisée.
La température et l’hydratation peuvent ensuite être prises en compte dans le calcul mécanique sous forme de variables de commande (TEMP et HYDR). Dans ce cas, il est conseillé de résoudre le problème thermique avec des éléments linéaires.
Un exemple de résolution d’un tel problème est traité dans le cas-test FORMA41.
Remarque :
Il est possible de ne pas résoudre le problème de thermo-hydratation, et de définir un champ d’hydratation de manière analytique à l’aide des commandes CREA_CHAM et CREA_RESU (Dans ce cas, l’échauffement dû à la réaction de thermo-hydratation est négligé). Ainsi on utilise couramment la formule suivante, issue d’un calage LCPC:
\(h=\frac{t}{b+t}\) , avec \(b=1684800\mathit{s.}\) , si \(t\) est le temps exprimé en seconde.
(cf. test SSLA103 pour un exemple de mise en donnée).
Choix possibles pour les calculs de séchage#
Il est possible de modéliser le séchage du béton sous l’effet du gradient hydrique (hypothèse simplificatrice qui permet de ne modéliser que le séchage par diffusion et pas par advection par exemple) avec l’opérateur SECH_NON_LINE [1]_ , (cf. [R7.01.12]). Le modèle ne doit comporter que le béton, modélisé à l’aide d’éléments volumiques ou surfaciques, de préférence linéaires (surtout si on enchaîne avec un calcul mécanique) combinées avec des éléments lumpés c’est-à-dire avec 3D_DIAG, PLAN_DIAG ou AXIS_DIAG (mais 3D, PLAN ou AXIS sont également possibles si les températures ne varient pas brusquement). 5 lois sont disponibles pour représenter l’évolution du coefficient de diffusion \(D\) en fonction de la concentration en eau (variable SECH exprimée en \(l/m^3\) pour un calcul en unités SI) et éventuellement de la température. Les expressions de chacune sont données dans [U4.43.01] ou [R7.01.12].
SECH_MENSI, où \(D\) est fonction de la concentration en eau;
SECH_GRANGER qui est équivalente à SECH_MENSI mais qui prend en compte l’activation thermique (c’est-à-dire l’accélération du séchage lorsque la température augmente);
SECH_BAZANT, où \(D\) est fonction de l’humidité (reliée à la concentration en eau par la fonction de sorption);
SECH_RFT, qui correspond au modèle Richards-Fick en température et qui modélise la perméation de l’eau sous forme liquide et la diffusion de la vapeur dans le mélange gazeux.
SECH_NAPPE qui permet de définir une évolution quelconque pour \(D\) sous forme d’une nappe fonction de la concentration en eau et de la température.
Le séchage peut ensuite être pris en compte dans le calcul mécanique sous forme d’une variable de commande SECH, qui correspond à la concentration en eau dans le béton. Les différentes lois sont testées dans le cas-test HSNA100 [V7.20.100]
Remarques
Pour des cas de séchage plus complexes (par exemple séchage sous l’effet d’un gradient de pression), il est nécessaire d’avoir recours à une modélisation Thermo-Hydro-Mécanique qui traite les équations de la mécanique des milieux continus en utilisant la théorie des milieux poreux éventuellement non saturés et en considérant que les phénomènes mécaniques, thermiques et hydrauliques sont complètement couplés, cf. [R7.01.10] et [U2.04.05].
L’identification des paramètres matériaux se fait à partir d’une courbe de perte de masse. Un exemple est donné pour la loi SECH_GRANGER dans le test TTNV101. [V4.26.101]
Modélisations possibles pour les calculs mécaniques (statiques ou dynamiques)#
Un grand choix de modélisations mais aussi de lois de comportement est disponible dans Code_Aster pour les calculs mécaniques. Charge à l’utilisateur de définir la stratégie la plus efficace en fonction des caractéristiques de la structure étudiée (enceinte, réservoir, dalle, poutre…), des chargements appliqués (thermiques, symétriques, 3D…), de l’information recherchée (comportement global, charge limite, fissuration, fluage,…) mais aussi de la rapidité d’exécution attendue (complexité de mise en œuvre, difficulté de convergence, temps de calcul,…). Dans ce chapitre nous nous intéressons aux modélisations accessibles, le suivant se concentre sur les lois de comportement. Le but de ce chapitre n’est pas de donner des conseils sur le choix de la modélisation la plus adaptée, mais de donner une vue synthétique de ce qu’il est possible de faire pour faciliter le choix de l’ingénieur. Plus précisément, sachant que pour modéliser le béton uniquement, tous les types d’éléments sont utilisables. Nous ne faisons ici que la synthèse des combinaisons possibles - ou en tout cas classiquement utilisées - pour représenter le béton contenant des aciers. Dans la suite, le point d’entrée de chaque paragraphe correspond au choix qui est fait pour décrire le béton : volumique, surfacique ou à l’aide d’éléments de structure. Pour les détails pratiques, sur la mise en œuvre de calculs avec les câbles de précontrainte, et notamment l’utilisation des opérateurs DEFI_CABLE_BP et CALC_PRECONT, le lecteur est invité à consulter le document [U2.03.06].
Modélisation du béton par des éléments volumiques 3D#
Les modélisations et éléments possibles pour le béton sont :
les modélisations 3D ou 3D_SI dans le cas général, sachant que tous les éléments isoparamétriques 3D (hexaèdre, tétraèdre, pentaèdre, pyramide…) sont utilisables en linéaire ou en quadratique pour la modélisation 3D, alors que la modélisation 3D_SI ne permet d’utiliser que des éléments hexaédriques (linéaires ou quadratiques) et les tétraèdres quadratiques. Les éléments quadratiques sont plus coûteux mais donnent des résultats de meilleure qualité. L’utilisation de la sous-intégration permet néanmoins de faire baisser les temps calculs. Dans le cas d’un calcul chaîné thermo-mécanique, il est conseillé d’utiliser des éléments quadratiques sous-intégrés (cf. [u2.01.10]). A noter que dans le cas d’un calcul d’endommagement local, on peut préférer l’utilisation d’un maillage linéaire pour limiter le phénomène de localisation de l’endommagement.
la modélisation 3D_GRAD_VARI si on veut utiliser un modèle d’endommagement non-local à gradient d’endommagement (cf.[R5.04.01]). Dans ce cas, les éléments doivent être quadratiques.
Le tableau suivant synthétise les solutions possibles pour représenter les armatures et les câbles de précontrainte quand le béton est modélisé en \(3D\) . A titre indicatif, nous avons ajouté la modélisation CABLE_GAINE qui n’est valable que pour les câbles de précontrainte.
Tableau 5.0 : Combinaisons possibles pour représenter les armatures ou les câbles dans du béton modélisé avec des éléments 3D
3D |
GRILLE_MEMBRANE / |
BARRE / |
CABLE_GAINE |
|
Maillage utilisable |
Tous les éléments volumiques, |
Triangles ou quadrangles, |
SEG2 |
SEG3 |
Représentation d’une liaison acier-béton parfaite |
Nœuds béton et acier identiques |
Nœuds béton et acier identiques |
Nœuds béton et acier identiques |
Utilisation loi CABLE_GAINE_FROT/TYPE=”PARFAIT” |
Représentation d’une liaison glissante |
non pris en compte |
non pris en compte |
non pris en compte |
Utilisation loi CABLE_GAINE_FROT/TYPE=”GLISSANT” |
Représentation d’une liaison frottante |
non pris en compte |
non pris en compte |
non pris en compte |
Utilisation loi CABLE_GAINE_FROT/TYPE=”FROTTANT” |
Représentation d’une liaison acier-béton dégradable [2] |
Eléments 3D_INTERFACE + loi CZM_LAB_MIX
entre mailles acier et béton |
Eléments 3D_INTERFACE + |
non pris en compte |
non pris en compte |
Possibilité de mise en tension (câbles de précontrainte) |
Déformations initiales via EPSI_INIT ou déformation thermique fictive ou pression équivalente |
Déformations initiales (EPSI_INIT) |
DEFI_CABLE_BP/CALC_PRECONT |
DEFI_CABLE_BP/CALC_PRECONT |
Coût en termes de maillage |
NS |
S |
M / S [4] |
S |
Représentativité éch. globale/locale |
S / S |
S / M |
S / L |
S / M |
Exemple cas-test |
FORMA40 (liaison parfaite) |
SSLX103(armatures) |
ZZZZ347 |
Légende:
S : satisfaisant, M : moyen, NS : non satisfaisant
Remarques :
La représentation des aciers par des éléments linéiques noyés dans du béton modélisé en \(3D\), posent des problèmes mathématiques et numériques. Toutefois les résultats restent corrects tant que l’on ne raffine pas trop le maillage. De fait, leur utilisation avec des modèles d’endommagement induit souvent un endommagement prématuré non réaliste le long de ces aciers.
La modélisation des câbles de précontrainte lorsque l’acier est modélisé en \(3D\) ou avec des éléments de type MEMBRANE, n’a été que peu testée jusqu’à présent.
Modélisation du béton par des éléments surfaciques#
Les modélisations et éléments possibles pour le béton sont :
Modélisation D_PLAN ou D_PLAN_SI (déformations planes, donc pièces épaisses),
Modélisation C_PLAN ou C_PLAN_SI (contraintes planes, donc pièces de faibles épaisseurs),
Modélisation AXIS ou AXIS_SI (axisymétrie).
Il est possible de se reporter aux documentaitons [U3.13.01] pour les éléments «classiques» et [U3.13.05] pour les éléments sous-intégrés pour plus de détails. Les éléments utilisables peuvent être indifféremment des triangles ou des quadrangles, linéaires ou quadratiques (préférer XX_SI avec éléments quadratiques dans le cas d’un calcul chaîné type thermo-mécanique).
Modélisation D_PLAN_GRAD_VARI ou AXIS_GRAD_VARI dans le cas où on veut utiliser un modèle d’endommagement non-local à gradient d’endommagement (cf. [R5.04.01]). Dans ce cas, les éléments doivent être quadratiques (triangles ou quadrangles).
Le tableau suivant synthétise dans ce cas, les solutions possibles pour représenter les armatures et les câbles de précontrainte.
D_PLAN(_SI), C_PLAN(_SI), AXIS(_SI) |
2D_BARRE |
|
Maillage utilisable |
Triangle ou quadrangle, linéaire ou quadratique |
SEG2 |
Représentation d’une liaison acier-béton parfaite |
Nœuds béton et nœuds acier identiques |
Nœuds béton et nœuds acier identiques |
Représentation d’une liaison glissante |
non pris en compte |
non pris en compte |
Représentation d’une liaison frottante |
non pris en compte |
non pris en compte |
Représentation d’une liaison acier-béton dégradable |
Introduction d’éléments PLAN_JOINT ou AXIS_JOINT + loi JOINT_BA entre mailles acier et béton (maillage linéaire obligatoire) |
non pris en compte |
Possibilité de mise en tension (câbles de précontrainte) |
Déformations initiales via EPSI_INIT ou déformation thermique fictive ou pression équivalente |
Déformations initiales via EPSI_INIT ou déformation thermique fictive ou pression équivalente |
Coût en termes de maillage |
S |
S |
Représentativité éch. globale/locale |
S / S |
S / NS |
Exemple cas-test |
SSNA112 |
SSNL112 |
Légende:
S : satisfaisant, M : moyen, NS : non satisfaisant
Modélisation du béton par des éléments de structures#
Les éléments de structure sont des éléments particuliers, qui moyennant un certain nombre d’hypothèse permettent de décrire les déplacements et déformations d’une structure particulière en 3D, tout en la modélisant en 2D ou en 1D. Pour y arriver, le déplacement de la structure est décrit par des degrés de liberté de déplacements (classiques) mais aussi par une ou des rotations. Cela couvre traditionnellement les éléments dits de plaque, coque ou poutre, cf. [R3.07.03] ou [R3.08.01]. Ils sont très couramment utilisés pour les études dynamiques.
Le premier tableau ci-dessous permet de savoir comment modéliser les armatures et les câbles de précontrainte lorsque le béton est modélisé avec des éléments de structures, alors que le deuxième donne l’équivalent dans le cas où l’on a choisi de représenter le béton armé à l’aide d’un modèle global.
Modélisation |
Béton |
Armatures |
Câbles de précontrainte |
2D |
Modèle : DKT (plaque ou coque mince) Maillage : triangles ou quadrangles, linéaires |
Modèle : GRILLE_EXCENTREE (une maille par direction d’armatures) Maillage : triangles ou quadrangles, linéaires (identique béton) Exemple : test FORMA40 |
Modèle: BARRE Maillage : SEG2, maillage acier/béton quelconque en utilisant DEFI_CABLE_BP Liaison acier-béton : parfaite Mise en tension : avec DEFI_CABLE_BP/CALC_PRECONT Exemple : test SSNP108 |
1D |
Modèle : POU_D_TGM ou POU_D_EM (poutres multifibres) Maillage : SEG2 |
Possible en affectant des comportements différents aux groupes de fibres de type béton et acier. Exemple : test SDLL130 |
(Application d’un chargement de compression équivalent) |
Modélisation |
Béton + armatures |
Câbles de précontrainte |
2D |
Modèle : DKTG, Loi de comportement globale : GLRC_DM, GLRC_DAMAGE ou DHRC Exemple : test SSL106 |
Modèle : BARRE Maillage : SEG2, maillage acier/béton quelconque si on utilise DEFI_CABLE_BP Liaison acier-béton : parfaite Mise en tension : avec DEFI_CABLE_BP/CALC_PRECONT |
1D |
Modèle : POU_D_E ou POU_D_T, Loi de comportement : élastique Exemple : test SDLL130 |
(Application d’un chargement de compression équivalent) |
Remarques :
Il existe d’autres éléments de structures susceptibles de modéliser le béton et notamment les éléments COQUE_3D, COQUE_AXI,… Il n’y a a priori aucune contre-indication à les utiliser mais ils n’ont pas été validés sur ces applications.
Lorsque plusieurs types de modélisations sont mélangés dans une même structure, il est nécessaire de les relier. Les moyens de raccord (à définir sous AFFE_CHAR_MECA [U4.44.01] ) les plus fréquents en Génie Civil, sont les suivants :
cas encastré lorsque les maillages sont confondus ;
raccord entre éléments volumiques/surfaciques et des poutres : LIAISON_ELEM=_F(OPTION= “3D_POU” ou “ 2D_POU “) [R3.03.03] ;
raccord dalle-poteau : LIAISON_ELEM=_F(OPTION = “PLAQ_POUT_ORTH”) ;
liaison entre une coque et une poutre: LIAISON_ELEM=_F(OPTION=”COQ_POU”), [R3.03.06].
pour les autres cas de raccord, le mot-clé LIAISON_DDL est un outil pratique .
Pour des conseils pratiques sur les questions de maillage et de mise en précontrainte des aciers par DEFI_CABLE_BP/CALC_PRECONT se reporter au document U2.03.06.
Des conseils pour choisir au mieux le type de modélisation dans le cas d’une étude sous chargement sismique sont disponibles dans la doc U2.06.10.
Divers#
Modélisation de l’interaction sol – structure et Interaction structure - sol - structure#
La prise en compte de l’interaction sol-structure (ISS) et de l’interaction structure-sol-structure (I3S) équivaut à considérer l’énergie dissipée dans le sol et les effets de couplage entre le sol et des bâtiments proches lors de sollicitations dynamiques (séisme). En statique, elle permet d’avoir des conditions aux limites plus réalistes qu’un encastrement parfait.
Plusieurs méthodes existent pour modéliser l’interaction entre le(s) structure(s) étudiée(s) et le sol.
Modéliser explicitement le sol avec des éléments isoparamétriques (à noter que, dans Code_Aster , seul le modèle élastoplastique de comportement dit de « Hujeux» [R7.01.23] est capable de prendre en compte un chargement cyclique. Il permet de considérer le comportement de géomatériaux granulaires, argiles sableuses normalement consolidées ou sur-consolidées, graves,…. ). En statique, on peut se contenter de modéliser le sol en élastique ou avec une loi de Mohr-Coulomb [R7.01.28].
Utiliser des ressorts de sol pour des calculs réglementaires d’ISS, pour prendre en compte le décollement et la réduction du nombre des modes d’une fondation (cf. U2.06.08).
Utiliser MISS3D (cf. U2.06.07 pour les cas classiques (domaine élastique)et [U3.06.21] pour les cas plus complexes lors de la prise en compte de la variabilité spatiale dans les analyses sismiques U2.06.12).
Il faut noter que MISS3D permet de modéliser à la fois des fondations rigides ou souples, des sols hétérogènes - avec une extension particulière aux sols statifiés (pas de pris en compte du pendage) - et des radiers de forme quelconque, et ainsi permettre les calculs d’interaction dynamique avec une ou plusieurs structures quelconques (I3S).
Le chaînage Code_Aster – MISS3D est basé sur un couplage de type BEM-FEM qui permet de prendre en compte l’ISS et l’I3S dans les calculs dynamiques en analyse sismique. Néanmoins, la résolution étant en fréquence, seuls les problèmes linéaires pouvaient être traités jusqu’à présent avec cette approche.
Utiliser MISS3D pour les cas complexes. Une nouvelle méthode Laplace-temps, qui passe aussi par le calcul des impédances de sol avec MISS3D, permet ensuite de réaliser des calculs transitoires non-linéaires (avec l’utilisation de DYNA_NON_LINE).
Le tableau ci-dessous permet de comparer facilement les caractéristiques et le domaine de validité des différentes modélisations.
Colonne de sol (géomécanique) |
RIGI_PARASOL (calcul d’ISS en Code_Aster pur) |
CALC_MISS (calcul d’ISS avec MISS3D) |
|
Décollement |
so |
ok (calcul des impédances avec MISS3D) |
ok (calcul mécanique avec Code_Aster ) |
Fondation Superficielle |
ok |
ok |
ok |
Fondation enterrée |
ok |
ok |
ok |
Sol souple (S) /rigide(R) |
S |
R et S |
R et S |
Variabilité spatiale (DYNA_ISS_VARI) |
nook |
ok ( préalable à un calcul de modes de fondation quelconque) |
ok |
Type de chargements : SL : statique linéaire SNL : Statique non-linéaire DL : dynamique linéaire DNL : dynamique non-linéaire |
ok SL,SNL, DL, DNL |
ok SL,SNL, DL, DNL |
|
|
|||
Type de Modèles [1]_ : - R: réglementaire - I: ingénieur - E: expertise |
I et E |
R, I et E |
R, I et E |
Légende
ok pris en compte
ok domaine de représentativité limité
nook non pris en compte
so sans objet
Pour un aperçu global des différentes méthodes existantes pour le traitement de l’interaction sol-structure sous code_aster, voir u2.06.05.
Macro d’aide à l’identification des paramètres matériaux#
Pour un certain nombre de lois de comportement, l’identification des paramètres matériaux peut s’avérer relativement complexe. Aussi, certaines macros ont été développées pour aider les utilisateurs à réaliser cette étape, voire des outils-métiers sous salome_meca. Il s’agit de :
DEFI_GLRC [U4.42.06] pour les lois globales GLRC_DM et GLRC_DAMAGE, qui permet d’obtenir les propriétés du béton homogénéisé à partir des caractéristiques physiques et géométriques du béton armé ;
DEFI_MATER_GC [U4.42.07] pour (i) les lois de MAZARS ou MAZARS_UNIL en se servant des règles issues du BAEL91, de l’Eurocode 2 ou en fournissant des caractéristiques matériaux classiques (ii) pour les lois ENDO_FISS_EXP, ENDO_LOCA_EXP ou ENDO_LOCA_TC ;
l’outil-métier ARCADE [SU1.11.01] sous salome_meca qui permet d’identifier les paramètres de la loi de fluage BETON_BURGER_FP et même de les recaler dans le cas des enceintes de confinement;
l’outil-métier d’identification des paramètres de la loi de béton armé DHRC[SU1.10.01]. Signalons que l’utilisation de cet outil peut également permettre de donner la réponse linéaire réaliste pour des sections de plaques béton armé quelconques en flexion et en membrane, de vérifier les propriétés homogénéisés ou de quantifier les effets de couplage flexion-membrane par exemple.
A noter également, dans un registre proche, l’existence la commande CALC_ESSAI_GEOMECA [U4.90.21] qui permet de vérifier la pertinence des paramètres de lois de sols identifiés en obtenant la réponse sur point matériel pour différents essais tels que des essais triaxiaux monotones ou cycliques, drainés ou non, des essais oedométriques, etc.
La documentation de référence reste en tout état de cause, une source d’informations indispensable sachant qu’en complément, pour certaines lois, il existe en interne EDF, des Fiches d’Identités Modèles qui explicitent les techniques d’identification.
Pré / Post-traitement#
Vérification mise en donnée#
On a souvent besoin de vérifier la mise en donnée, pour être sûr par exemple d’avoir affecté les bonnes caractéristiques géométriques à des éléments de structures, de les avoir bien orientés, que les champs de matériaux affectés ont bien été affectés aux bons groupes de mailles,…
Des outils de visualisation peuvent être intéressants pour aider à la vérification de la mise en données. Il suffit pour cela d’imprimer via la commande IMPR_CONCEPT (cf. [ref:U4.91.04 <U4.91.04>] ) un certain nombre de concepts, tel que CARA_ELEM pour visualiser le repère local, CHAM_MATER, pour voir les différents matériaux, les chargements. La commande est la suivante : IMPR_RESU( FORMAT=”MED”, CONCEPT=(_F( CHAM_MATER = CHMAT), _F( CARA_ELEM = CARELE), _F( CHARGE = CHAR1),),); Le rendu est visible sur les deux figures suivantes :
Fig. 19 Exemple de visualisation de l’orientation du repère local#
Fig. 20 Exemple de visualisation sous Salomé des affectations de matériaux#
Post-traitements#
Pour les post-traitements, de nombreuses possibilités sont offertes à l’utilisateur, qui ne peuvent être détaillées. Citons simplement quelques options spécifiques au Génie Civil:
Grâce à l’opérateur CALC_CHAMP [U4.81.04], de nombreuses options sont disponibles en fonction de la modélisation ou de la loi de comportement utilisée, parmi lesquelles on peut citer:
isoler les déformations liées au fluage propre EPFP_XXXX ou de dessiccation EPFD_XXXX;
isoler les déformations thermiques, le retrait endogène ou de dessiccation EPVC_XXXX;
calculer des contraintes projetées sur la peau d’un volume (par exemple sur les parements d’un ouvrage hydraulique) SIRO_ELEM;
calculer les énergies dissipées DISS_XXXX, ECIN_ELEM,..
Visualiser les champs de contrainte ou de déformations dans les poutres multi-fibres (POU_D_EM) et les coques multi-couches (DKT) en utilisant la commande IMPR_RESU, cf. [ref:SV1.01.01 <SV1.01.01>].
Fig. 21 Exemple de visualisation aux sous-points#
Visualiser les efforts et moments internes pour les éléments de structures, cf. [U7.05.21] §6
Fig. 22 Exemple de visualisation des efforts tranchants sur des poutres#
Extraire des efforts ou des déformations en un point quelconque d’une coque grâce à l’opérateur POST_COQUE [U4.81.23].
Tracer le chemin de fissuration et calculer l’ouverture de fissure (\(2D\) uniquement) à partir d’un calcul d’endommagement non-local (GRAD_VARI) grâce à l’opérateur POST_ENDO_FISS [U4.86.01].
Construction de courbe de fragilité avec POST_DYNA_ALEA, [U4.84.04] et [U2.08.05].
Ce que Code_Aster ne sait pas faire#
Aucun modèle n’est disponible de manière directe dans Code_Aster pour représenter :
l’endommagement du béton à haute température (pas d’endommagement d’origine thermique),
le Transient Thermal Creep (déformation irréversible qui se produit lorsqu’on chauffe le béton à plus de 100°C alors qu’il est soumis à chargement de compression),
la carbonatation du béton,
la fissuration du béton au jeune âge,
la prise en compte du rayonnement thermique dans les calculs (on peut en revanche utiliser le code SYRTHES),
le couplage hydratation-séchage,
un modèle de fluage adapté spécifiquement au jeune âge ou aux températures supérieures à 80°C.
la prise en compte du séchage et de l’hydratation pour les éléments de structure.
Les ressources pour se former#
Pour finir, voici une liste, non exhaustive, de moyens de vous former à code_aster pour le Génie Civil.
Les formations en présentiel :
la formation ITECH Code_aster pour le Génie Civil (une fois par an). Les supports présentés pendant cette formation sont accessibles sur le site code-aster.org, dans l’onglet Formation.
les ateliers de formation à Civil Master (à la demande)
Des TP pour mettre en pratique un certain nombre de notions, capitalisés sous forme de cas-tests code_aster :
FORMA40 : pour mettre en oeuvre une première modélisation de béton Armé, en 3D ou avec des éléments DKT
FORMA41 : pour mettre en oeuvre un calcul chaîné thermo-hydratation, séchage puis mécanique
FORMA42 : pour mettre en oeuvre la modélisation du béton précontraint (en 3D)
FORMA43 : pour mettre en oeuvre une modélisation de béton armé avec un modèle de poutre multi-fibres
Les documentations code_aster de type U2 qui sont très nombreuses et donnent des conseils pratiques sur des sujets très variés.
En interne EDF, n’hésitez pas à rejoindre la communauté Calcul de Structure Génie Civil (Teams). Vous pourrez y retrouver :
dans le canal Formation des liens vers des Vidéos de formation à code_aster ou salome ;
dans le canal Développement et suivi Civil Master, la documentation mais aussi des vidéos permettant de découvrir l’outil ainsi que des exemples d’étude.
Toujours en interne, n’oubliez pas Wiking ! Un point d’entrée possible est la page https://prod-inge-wiki.edf.fr/wiki/Code_Aster#Formations_et_documents_officiels ou https://prod-inge-wiki.edf.fr/wiki/Calcul_de_structure_en_G%C3%A9nie_Civil