Calcul et optimisation de structures en béton armé

Description :

Ce sujet de thèse porte sur deux aspects : l’estimation de la charge critique aux états limites ultimes et l’optimisation de la disposition des armatures. Plusieurs méthodes permettent d’estimer la charge de ruine de structures en béton armé, notamment le calcul à la rupture et les calculs élasto-plastiques. Ces derniers permettent d’estimer la ruine de la structure de façon précise, mais nécessitent de nombreuses itérations qui peuvent être couteuses en temps de calcul. Une étude comparative des méthodes existantes sera conduite pour identifier le formalisme le plus pertinent pour une estimation la plus rapide et fiable possible de la charge de ruine d’une structure en béton armé. La conception et la rationalisation de systèmes structurels touche à la fois à l’optimisation mécanique d’une structure et à la prise en compte de contraintes constructives liées à un procédé de fabrication. Ces contraintes peuvent généralement être formulées dans un formalisme géométrique bien établi, comme c’est dans le cas pour les structures à double courbure. Les méthodes d’optimisation utilisées couramment dans la littérature, telle l’intégration de champs de vecteurs suivant les moments principaux, présentent deux limitations majeures qui expliquent vraisemblablement leur faible impact dans la pratique professionnelle. Premièrement, les méthodes d’optimisation topologiques classiques ne considèrent qu’un unique cas de charge et une géométrie sans imperfection, si bien que des études de sensibilité et des études complémentaires sont nécessaires pour dimensionner convenablement une structure soumise à des chargements variés. Deuxièmement, les méthodes d’optimisation usuelles ne prennent pas compte de façon efficace de contraintes de mise en œuvre, et s’avèrent donc bien souvent non-constructibles. L’objectif de cette thèse est d’adresser ces deux limitations en proposant une optimisation structurelle pour un dispositif constructif donné. L’optimisation pourra utiliser des outils de génération automatique de topologies complexes ainsi que des algorithmes d’optimisation sous contrainte.