Hypothèses de calcul et modèles
numériques
Le choix des hypothèses de calcul et, notamment, d'un
modèle de comportement pour chaque sol présent sous l'ouvrage
à étudier doit tenir compte des contraintes économiques et
de délai de l'étude (durée des calculs, temps passé
par les ingénieurs à réaliser l'étude
numérique), et aussi des informations disponibles sur les
différents aspects du problème. Par ailleurs, une trop grande
complexité du modèle numérique peut créer des
risques d'erreurs importants et rendre l'exploitation des calculs
compliqués à cause du nombre des variables calculées.
La modélisation par éléments finis d'un
ouvrage est donc constituée par un ensemble
d'hypothèses, toujours simplificatrices, et la mise en
oeuvre d'une suite de modèles, chacun plus ou moins
approché :
· modèle géométrique (maillage,
limites entre les couches, discontinuités, etc.) .
· modèle de charge (estimation des forces et des
pressions, des déplacements imposés, définition du phasage
des travaux, conditions aux limites, décomposition en incréments
pour la résolution en comportement non linéaire, etc.) .
· modèle hydraulique (sol saturé, état
initial, écoulement permanent ou transitoire, position de la surface
libre, consolidation, etc.).
· modèles de matériaux
(élasticité, élastoplasticité,
viscoplasticité, etc.) ;
· modèle d'évolution (choix des pas de temps
à considérer, historique des charges) .
· modèles de structures (poutres, coques, plaques,
élasticité, élastoplasticité, etc.) .
· modèles d'interaction sol-structures (lois
d'interface, modules de réaction, etc.).
Ces hypothèses ne sont pas fondamentalement
différentes de celles de toutes les études géotechniques,
mais la complexité plus grande des modèles de calcul oblige
à fixer plus de conditions et à déterminer plus de
paramètres que dans les calculs courants.
Pour que les résultats demeurent réalistes, les
hypothèses de calcul ne doivent pas négliger les aspects
essentiels d'un problème : par exemple, on ne peut négliger les
aspects mécaniques liés au frottement dans la modélisation
d'un pieu, ni les effets du front de taille dans la modélisation du
creusement d'un tunnel, ni les effets des écoulements transitoires dans
les sols peu perméables, etc.
On peut se permettre beaucoup d'hypothèses et
d'approximations seulement si l'on a bien repéré et
modélisé les caractères essentiels du comportement de
l'ouvrage étudié. En général, l'observation
d'ouvrages réels permet de mettre en évidence ces
caractères essentiels [17].
