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Alberto PATRON, Christian CREMONA, Pierre Humbert
LCPC
11
Module de calcul EOLE de CESARModule de calcul EOLE de CESAR--LCPCLCPCCalcul de la rCalcul de la rééponse aponse aéérodynamique des ponts souplesrodynamique des ponts souples
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Contexte
Modélisation du vent
Modélisation de la réponse
Exemples d’application
Calcul aérodynamique de ponts
22
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Développements technologiques (matériaux, méthodes de calcul et construction, etc.)
Contexte
Conception d’ouvrages de plus en plus élancés, légers et souples
Ponts sensibles aux effets dynamiques
Ponts sensibles aux excitations du vent
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ContexteCas du pont de Tacoma (USA, 1940)
Pont parfaitement dimensionné pour résister aux effets statiques du vent Record du monde pour son élancementDétruit par la non prise en compte des effets dynamiques du vent
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Effets du vent sur les ponts souples
Deux types d’effets :
Effets aéroélastiques
Effets dus à la turbulence
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Effets du vent sur les ponts souples
Produits par l’interaction entre le fluide (air) et la structure en mouvement
Phénomènes à l’origine de la catastrophe du pont de Tacoma
Effets aéroélastiques
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Fluctuations de la vitesse du vent
Fluctuation des forces induites par le vent sur la structure
Excitation de la structure par un phénomène de résonance
Effets du vent sur les ponts souples
Effets dus à la turbulence
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Démarche pour l’étude des effets dynamiques du vent
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Études du site
Mesures sur site Directions principales du ventCaractérisation de la turbulenceVitesses du vent
Étude probabiliste
Vitesses extrêmes ⇒Vitesses de conception
Modèle du vent (turbulence)
ELS
ELU
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Essais en soufflerie
Maquette d’un « tronçon » du tablier Montage souple ⇒ caractéristiques dynamiques (calcul aux EF)
Mesure des coefficients stationnaires F(U,C)Effets aéroélastiques
⇒ Reprofilage de la section si nécessaire
⇒ Mesure des coefficients instationnaires
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Essais en soufflerie
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
-15 -10 -5 0 5 10 15
incidence
Coe
ffici
ent
CxCyCMz
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Modélisation du vent
Hypothèses
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Modélisation du vent
Calculs en fréquence Besoin des densités spectrales de puissance (DSP)Plusieurs formulations (Von Karman, Kaimal, etc.) Formulations fonction de la Vitesse, Intensité et échelles de turbulence
Calculs temporels Besoin de registres des vitesses de vent (v,t)Génération des signaux synthétiques spatialementcorrélées (Shinozuka)
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00.5
11.5
22.5
3
012345
-4-2024
Vite
sse
"u" (
m/s
)
Temps (s)Dist
ance
(m)
Fréquence (Hz)10
-310
-210
-110
010
110-2
10-1
10 0
101
102
103
Den
sité
spe
ctra
le
Spectre estimé
Spectre cible
Exemple de signaux synthétiques
Modélisation du vent
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Efforts induits par le vent
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Efforts induits par le vent
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Réponse à la turbulenceSchéma de calcul
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Réponse à la turbulenceApproche classique (quasi-stationnaire)
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Réponse à la turbulenceApproche classique
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Approche IntégraleRéponse à la turbulence
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Réponse à la turbulenceApproche Temporelle
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Effets aéroélastiques ⇒ Etudes Soufflerie
Calcul de la réponse à la turbulence
Pratique des bureaux d’études
Approche dit « quasi-stationnaire »
Méthode « fréquentielle »Facile à programmerRésultats conservateurs
X Amortissement ClassiqueX Difficulté à modéliser amortisseurs externesX Concomitance des sollicitations extrêmes
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Formulation généraleEffets aéroélastiques + Réponse à la turbulence
État actuel du module: trois sous-modules FLT: Vitesses critiques de flottement
SPC: Réponse à la turbulence (méthode spectrale)
TMP: Réponse à la turbulence (méthode temporelle)
Le module EOLE
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Calcul des vitesses de flottement sur la structure complète Meilleure prise en compte de l’amortissement aérodynamiquePrise en compte de tous les couplages entre modesCalcul temporel :
⇒ Prise en compte de la non-simultanéité des maxima
⇒ Possibilité de calculs non-linéaires…pas encore développée.
Avantages
EOLE
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Implémentation dans un code de calcul par éléments finis
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Exemples d’application
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Structure complète
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Structure complète
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Structure complète
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Structure complète
![Page 32: Module de calcul EOLE de CESAR-LCPCmedia.lcpc.fr/ext/pdf/sem/2005_joa_cs9.pdf · Alberto PATRON, Christian CREMONA, Pierre Humbert LCPC 1 Module de calcul EOLE de CESAR-LCPC ... SPC:](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013006/5b9d099e09d3f275078b8332/html5/thumbnails/32.jpg)
Vitesse de conception
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Vitesse de critique de flottement
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Vitesse de conception (Pont de Normandie)
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Merci de votre attention Merci de votre attention