Développement d'un outil de calcul non linéaire de dimensionnement d'assemblages bois tridimensionnels soumis à des torseurs plans PDF Download
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Book Description
Ce travail de doctorat a pour objectif de proposer un outil ingénieur de modélisation numérique pour le dimensionnement d'assemblage de structures bois de type tige sollicités dans leurs plans (sollicitations N, M, V). Il s'inscrit dans un contexte où les besoins de l'ingénieur pour le dimensionnement de ce type d'assemblage, en particulier sur l'estimation de la raideur et de la distribution des efforts, sont croissants. Un modèle tridimensionnel de poutre élastoplastique sur des appuis non linéaires a été retenue comme base de développement afin de modéliser le comportement mécanique local de l'interaction organe-bois. Ces appuis non linéaires servent à décrire le comportement en enfoncement de l'organe dans l'épaisseur des éléments bois. Des essais d'enfoncement sur plusieurs matériaux et diamètres d'organe ont été réalisés pour caractériser ce comportement. Une méthodologie d'analyse de courbes d'essai d'enfoncement a été proposée pour être en adéquation avec le modèle utilisé. Dans le cadre d'un travail collaboratif européen, cette méthodologie a été utilisée sur des résultats expérimentaux de quatre laboratoires de recherche afin de constituer une base de données. L'analyse de cette dernière a permis de proposer différentes équations empiriques pour estimer des paramètres physiques de l'enfoncement. La modélisation proposée est développée à l'aide du code de calcul aux éléments finis Cast3M. Celle-ci intègre tous les comportements matériels de l'assemblage. Cela donne une estimation précise de la distribution des efforts des organes de l'assemblage générée par des sollicitations planes, ainsi que les raideurs axiales et rotationnelles. La modélisation a mis en évidence l'influence de l'élancement de l'organe dans l'épaisseur de l'assemblage sur l'estimation de la raideur d'assemblage.
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Ce travail de doctorat a pour objectif de proposer un outil ingénieur de modélisation numérique pour le dimensionnement d'assemblage de structures bois de type tige sollicités dans leurs plans (sollicitations N, M, V). Il s'inscrit dans un contexte où les besoins de l'ingénieur pour le dimensionnement de ce type d'assemblage, en particulier sur l'estimation de la raideur et de la distribution des efforts, sont croissants. Un modèle tridimensionnel de poutre élastoplastique sur des appuis non linéaires a été retenue comme base de développement afin de modéliser le comportement mécanique local de l'interaction organe-bois. Ces appuis non linéaires servent à décrire le comportement en enfoncement de l'organe dans l'épaisseur des éléments bois. Des essais d'enfoncement sur plusieurs matériaux et diamètres d'organe ont été réalisés pour caractériser ce comportement. Une méthodologie d'analyse de courbes d'essai d'enfoncement a été proposée pour être en adéquation avec le modèle utilisé. Dans le cadre d'un travail collaboratif européen, cette méthodologie a été utilisée sur des résultats expérimentaux de quatre laboratoires de recherche afin de constituer une base de données. L'analyse de cette dernière a permis de proposer différentes équations empiriques pour estimer des paramètres physiques de l'enfoncement. La modélisation proposée est développée à l'aide du code de calcul aux éléments finis Cast3M. Celle-ci intègre tous les comportements matériels de l'assemblage. Cela donne une estimation précise de la distribution des efforts des organes de l'assemblage générée par des sollicitations planes, ainsi que les raideurs axiales et rotationnelles. La modélisation a mis en évidence l'influence de l'élancement de l'organe dans l'épaisseur de l'assemblage sur l'estimation de la raideur d'assemblage.
Author: Sandhaas, Carmen Publisher: KIT Scientific Publishing ISBN: 3731513420 Category : Languages : en Pages : 218
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Current design rules for timber joints with dowel-type fasteners require input parameters such as yield moment and withdrawal capacity, which are determined within the European framework of certification testing. Databases containing these data were assembled. A large scatter was observed. Bespoke series may deliver clear trends. If representative data is considered, these clear trends vanish. Globally valid regression equations are conservative leading to incorrect prediction of failure modes.
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L'assemblage de planches par technique de collage est utilisé pour réaliser des éléments de structure en bois performants. Le collage permet d'obtenir des rigidités et des résistances d'assemblages excellentes. Cependant, ces produits sont souvent polluants à différents degrés et ne permettent pas de s'adapter à une cadence industrielle de fabrication, notamment à cause des temps de pressage. Le niveau de performance s'effondre lorsque l'assemblage par collage est remplacé par des organes de type tige, tels que des pointes, vis ou tourillons en bois, mais ils confèrent un temps de mise en oeuvre instantané. Dans ces types d'assemblages mécaniques, la surface de contact entre les planches n'est plus du tout utilisée pour transmettre des efforts. L'objectif de ce travail est de montrer comment la préparation mécanique des interfaces permet de fortement améliorer le comportement de ces assemblages. La finalité étant de produire des éléments de structure sans composés organiques volatiles (COV), dont la fabrication serait réalisable par un robot industriel, de manière flexible et en utilisant des essences mixtes de bois locaux. La première partie de cette étude est consacrée à répertorier et analyser les différents systèmes reconstitués en bois, ainsi que de montrer comment mener un dimensionnement en tenant compte du caractère imparfait de la connexion. Cette partie montre que la prise en compte du caractère non linéaire des liaisons mécaniques dans les systèmes reconstitués est souvent très imprécise et conduit à des écarts de dimensionnement importants. La deuxième partie décrit une méthodologie pour pallier à ce manque, développée à partir de la modélisation non linéaire d'un élément de construction de type poutre. Cette approche conduit à proposer des raideurs sécantes précises de la liaison permettant le calcul linéaire exact pour les ingénieurs. Cette méthodologie permet de caractériser la raideur d'une liaison par une approche liée au comportement plutôt qu'une approche normative générale. Suite à la mise en évidence de la souplesse de la liaison par organes, une troisième partie expose une réflexion sur l'utilisation des surfaces en contact pour transmettre les efforts. Un traitement mécanique de type rainurage est réalisé à l'interface de contact des pièces à assembler. Il permet de transmettre des efforts de cisaillement et de torsion dans le plan de croisement des planches. Le maintien des éléments en contact est également étudié en développant un principe de vis conique en bois. Pour valider ces principes, des campagnes d'essais sont réalisées afin de mesurer les performances obtenues par le rainurage, la vis conique en bois et leurs utilisations simultanées. La dernière partie est consacrée à la mise en oeuvre de l'assemblage amélioré dans des éléments de structure afin d'en confirmer son potentiel. Le premier élément est une poutre ajourée, le second est un élément de mur contreventant. Les résultats d'essais sont comparés à des modèles numériques incluant le comportement non linéaire des assemblages rainurés vissés. Ces réalisations en grandeurs réelles permettent de valider également leur faisabilité par un robot industriel.
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LES ASSEMBLAGES BOULONNES, D'UTILISATION COURANTE DANS LES STRUCTURES BOIS, ONT UN COMPORTEMENT COMPLEXE, DE PAR LE NOMBRE DE PARAMETRES LOCAUX GEOMETRIQUES ET MECANIQUES QUI LES CARACTERISENT. L'IDENTIFICATION DES NOMBREUX PARAMETRES, QUI INFLUENCENT LE COMPORTEMENT DE CES ASSEMBLAGES, EST TRES DIFFICILE A MAITRISER PAR VOIE EXPERIMENTALE. LE CHOIX D'UNE ANALYSE LOCALE DE CONTRAINTES PERMET DE CONSIDERER LE COMPORTEMENT D'UN ASSEMBLAGE, QUELLE QUE SOIT SA CONFIGURATION, A PARTIR DES PARAMETRES PHYSIQUES ET MECANIQUES DE SES MATERIAUX CONSTITUTIFS ET DE LEURS ETATS DE SURFACE. LA MODELISATION DU COMPORTEMENT DE CES ASSEMBLAGES EST CARACTERISEE PAR UNE DOUBLE NON- LINEARITE: LA PREMIERE DUE A L'EVOLUTION DU CONTACT ENTRE LES ELEMENTS ASSEMBLES, EST REPRESENTEE PAR UN ELEMENT RESSORT COMPATIBLE AVEC DES ELEMENTS FINIS PLANS ISOPARAMETRIQUES. LA DEUXIEME EST DUE A LA PLASTICITE DES MATERIAUX EN PRESENCE. LE BOIS, SUPPOSE DE COMPORTEMENT ELASTIQUE PARFAITEMENT PLASTIQUE, EST DOTE D'UNE LOI D'ECOULEMENT PLASTIQUE SUIVANT LE CRITERE DE TSAI. LE MATERIAU FICTIF, ELASTOPLASTIQUE ECROUISSABLE, PERMET D'AVOIR UNE SECTION DE BOULON RECTANGULAIRE EQUIVALENTE, EN FLEXION ELASTOPLASTIQUE, A LA SECTION REELLE CIRCULAIRE DE COMPORTEMENT ELASTIQUE PARFAITEMENT PLASTIQUE. LE MODELE EST VALIDE DE DEUX MANIERES: SUR DES PROBLEMES CLASSIQUES DE CONTACT DONT LA SOLUTION ANALYTIQUE EST CONNUE, ET SUR DES ASSEMBLAGES EN BOIS ETUDIES, PAR AILLEURS, NUMERIQUEMENT OU EXPERIMENTALEMENT. DE PLUS, DIVERS EXEMPLES D'ASSEMBLAGES ONT PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE ET D'EVALUER L'INFLUENCE DE DIFFERENTS PARAMETRES GEOMETRIQUES, SURFACIQUES ET MATERIELS. LES LOIS DE COMPORTEMENT FORMULEES POUR LE MODELE SONT ECRITES DANS UN SOUCI DE GENERALITE, CE QUI PERMET DE TRAITER DES PROBLEMES DE CONTACT ENTRE MATERIAUX ELASTOPLASTIQUES ISOTROPES OU ORTHOTROPES, ET DE REPRESENTER TOUTE LOI NON LINEAIRE DU TYPE FORCE-DEPLACEMENT (ASSEMBLAGE SEMI-RIGIDE PAR EXEMPLE)
Author: Sven Thelandersson Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 9780470844694 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 460
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Timber construction is one of the most prevalent methods of constructing buildings in North America and an increasingly significant method of construction in Europe and the rest of the world. Timber Engineering deals not only with the structural aspects of timber construction, structural components, joints and systems based on solid timber and engineered wood products, but also material behaviour and properties on a wood element level. Produced by internationally renowned experts in the field, this book represents the state of the art in research on the understanding of the material behaviour of solid wood and engineered wood products. There is no comparable compendium currently available on the topic - the subjects represented include the most recent phenomena of timber engineering and the newest development of practice-related research. Grouped into three different sections, 'Basic properties of wood-based structural elements', 'Design aspects on timber structures' and 'Joints and structural assemblies', this book focuses on key issues in the understanding of: timber as a modern engineered construction material with controlled and documented properties the background for design of structural systems based on timber and engineered wood products the background for structural design of joints in structural timber systems Furthermore, this invaluable book contains advanced teaching material for all technical schools and universities involved in timber engineering. It also provides an essential resource for timber engineering students and researchers, as well as practicing structural and civil engineers.
Author: Maurizio Piazza Publisher: Trans Tech Publications Ltd ISBN: 3038261939 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 1140
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Selected, peer reviewed papers from the 2nd International Conference on Structural Health Assessment of Timber Structures (SHATIS 13), September 4-6, 2013, Trento, Italy
Author: Yong Yuan Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 9048128226 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 1244
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Following the great progress made in computing technology, both in computer and programming technology, computation has become one of the most powerful tools for researchers and practicing engineers. It has led to tremendous achievements in computer-based structural engineering and there is evidence that current devel- ments will even accelerate in the near future. To acknowledge this trend, Tongji University, Vienna University of Technology, and Chinese Academy of Engine- ing, co-organized the International Symposium on Computational Structural En- neering 2009 in Shanghai (CSE’09). CSE’09 aimed at providing a forum for presentation and discussion of sta- of-the-art development in scientific computing applied to engineering sciences. Emphasis was given to basic methodologies, scientific development and engine- ing applications. Therefore, it became a central academic activity of the Inter- tional Association for Computational Mechanics (IACM), the European Com- nity on Computational Methods in Applied Sciences (ECCOMAS), The Chinese Society of Theoretical and Applied Mechanic, the China Civil Engineering So- ety, and the Architectural Society of China. A total of 10 invited papers, and around 140 contributed papers were p- sented in the proceedings of the symposium. Contributors of papers came from 20 countries around the world and covered a wide spectrum related to the compu- tional structural engineering.
Author: Romain Lemaître
Author: Romain Lemaître
Author: Sandhaas, Carmen
Author: Stéphane Girardon
Author: ABDELHAMID.. BOUCHAIR
Author: Sven Thelandersson
Author: A. R. Bunsell
Author: Maurizio Piazza
Author: Walter D. Pilkey
Author: Thomas Lee Wilkinson
Author: Yong Yuan