Modélisation Numérique des Structures

Ce cours de Master professionnel (M1, semestre 2), à dominante pratique (14 h de TP sur 38 h encadrées), forme l’ingénieur à la modélisation numérique des structures et des sols par la méthode des éléments finis (MEF) avec trois logiciels de référence de la profession : Autodesk Robot Structural Analysis (ponts et bâtiments, vérifications Eurocodes), CSI SAP2000 (analyses non linéaires et dynamiques) et PLAXIS 2D (géotechnique numérique). Le fil conducteur est la validation : tout résultat de logiciel doit être confronté à un calcul analytique de contrôle, à une étude de convergence et aux exigences normatives. Les applications portent sur des ouvrages nigériens : pont mixte sur un kori, château d’eau et barrage en béton en zone de faible sismicité, paroi moulée ancrée dans les sols latéritiques de Niamey.

Objectifs d’apprentissage

• Modéliser et analyser des structures de génie civil complexes par la méthode des éléments finis.
• Maîtriser les logiciels Robot Structural Analysis et SAP2000 pour les calculs de structures GCI.
• Réaliser des analyses non linéaires et dynamiques pour les structures soumises aux séismes.
• Valider et interpréter les résultats numériques en regard des calculs analytiques et normatifs.

Prérequis

Modélisation & Simulation des Structures (MOD6202, Licence GCI S6). RDM, béton armé et construction métallique aux Eurocodes, dynamique des structures de base, mécanique des sols.

Plan du cours

1. Leçon 1 — Fondements de la MEF pour les Structures GCI
2. Leçon 2 — Robot Structural Analysis : Structures GCI
3. Leçon 3 — SAP2000 : Analyse Non Linéaire et Dynamique
4. Leçon 4 — PLAXIS 2D : Géotechnique Numérique

Travaux pratiques (14 h)

• TP 1 : étude de convergence de maillage et validation d’un modèle de poutre continue (leçon 1).
• TP 2 : modèle 3D d’un pont mixte acier-béton sous LM1/LM2 dans Robot (leçon 2).
• TP 3 : analyse modale spectrale et pushover d’un portique, analyse sismique d’un barrage en béton dans SAP2000 (leçon 3).
• Projet : paroi moulée ancrée dans un sol latéritique sous PLAXIS 2D (leçon 4).

Modalités d’évaluation

CM 16 h, TD 8 h, TP 14 h, TPE 42 h (80 h) — 4 crédits. Contrôle continu intégral (100 %, pas d’examen terminal) : comptes rendus de TP, modèles numériques rendus et projet PLAXIS avec note de calcul. Nature : TP (pratique).

Bibliographie

• Autodesk, Robot Structural Analysis Professional User Guide.
• Computers and Structures Inc., SAP2000 / CSI Analysis Reference Manual (csiamerica.com).
• Bentley, PLAXIS 2D Reference and Material Models Manuals.
• Zienkiewicz O. C., Taylor R. L., The Finite Element Method, Butterworth-Heinemann.
• Chopra A. K., Dynamics of Structures, Pearson.