Pour les installations nucléaires existantes ou en phase de conception, il est nécessaire de pouvoir établir un diagnostic sismique réaliste, afin de prédire le comportement d'une structure en béton armé pendant un séisme extrême et ses conditions d'endommagement après le séisme. D'un point de vue structurel et parasismique, la particularité des bâtiments des centrales nucléaires est que leur système de contreventement est essentiellement constitué de voiles connectés entre eux et avec les planchers par des chaînages fortement armés : il n'y a pratiquement pas de portiques (systèmes poteau-poutre). Cet article concerne donc essentiellement des voiles et des planchers en béton armé (des éléments structurels bidimensionnels avec comportement de membrane ou de coque).

De plus, la prise en compte de la fissuration dans les codes Éléments Finis pour les éléments en béton armé des bâtiments industriels de grande taille est un sujet loin d'être maîtrisé. Le temps de calcul dans un code Éléments Finis est un facteur clef lors de la formulation d'une loi constitutive pour le béton armé prenant en compte la fissuration. Ainsi, cet article concerne une approche dite globale, où le béton et les armatures sont pris comme un seul matériau "béton armé" et s'inscrit dans le prolongement de la thèse de Miquel Huguet Aguilera [1], qui a notamment permis le développement d'une loi de comportement globale, nommée GLRC_HEGIS, pour les membranes en béton armé avec fissuration et plastification des barres d'acier. Le modèle est développé dans le cadre rigoureux de la thermodynamique des processus irréversibles et implémenté numériquement sur le logiciel code_Aster développé par EDF. Il prend en compte quatre phénomènes dissipatifs, en utilisant une homogénéisation analytique : l'endommagement du béton en compression, la fissuration du béton armé en traction, le glissement entre les aciers et le béton et la plastification des aciers.

La modélisation du comportement hors plan avec GLRC_HEGIS a été abordée avec une approche qui prend en compte (de manière simplifiée) le comportement en flexion composée (efforts de membrane plus moments hors plan) mais qui ne permet pas de tenir compte de l'effet de l'effort tranchant hors plan sur la fissuration des dalles en béton armé, ni de la contribution à la résistance du ferraillage transversale (épingles). Les travaux en cours concernent la possibilité de prendre en compte le cisaillement hors plan et de remédier aux restrictions de l'approche précédente. Les développements théoriques et les validations numériques du passage d'un élément coque de Love-Kirchhoff (DKTG sans cisaillement transverse) à un élément coque de Reissner-Mindlin (Q4GG avec cisaillement transverse) sont présentés dans cet article. Les possibilités que cette amélioration apporte seront illustrées sur des applications du génie civil et les résultats seront comparés à ceux donnés par l'approche précédente.

Référence : [1] - Huguet M, Erlicher S, Kotronis P, Voldoire F (2017) - Stress resultant nonlinear constitutive model for cracked reinforced concrete panels. Engineering Fracture Mechanics, 176:375-405.