Méthode de décomposition de domaine pour la modélisation et la simulation des structures en bois lamellé-croisé

Les avancées technologiques dans le bois lamellé croisé (CLT) ont favorisé son utilisation dans les bâtiments de moyenne et grande hauteurs grâce à son excellent rapport résistance/poids, son bon comportement sismique et sa capacité d'isolation. Cependant, prédire la réponse de structures en CLT reste un défi, car plusieurs modes de rupture sous charge, plan et hors-plan, se combinent. En particulier, pour les charges hors-plan, la rupture par cisaillement roulant est un facteur clé, affectant les couches transversales et se propageant de manière interlaminaire et intralaminaire. D'autre part, sous des charges dans le plan, l'interaction entre le flambement et la fissuration interlaminaire compromet la capacité portante des panneaux CLT. Dans les deux cas, la nature de ces endommagements et leur interaction entraînent des pertes significatives de performance structurelle, limitant l'exploitation optimale des avantages du CLT. De plus, la nature multiéchelle et anisotrope du bois, combinée au coût de calcul élevé des modèles détaillés, exige le développement de stratégies efficaces pour simuler les réponses non-linéaires des structures en CLT, et en particulier de stratégies adaptées au calcul parallèle. Ce travail développe une stratégie de calcul parallèle basée sur une méthode de décomposition de domaine mixte, la méthode LaTIn micro-macro, dont les avantages ont été précédemment démontrés pour l'étude de l'interaction entre délaminage, flambement et contact dans les composites renforcés de fibres. En combinant cette stratégie avec des modèles de zone cohésive, l'objectif est de capturer la réponse non linéaire du CLT, notamment les mécanismes de rupture mentionnés précédemment sous flexion et compression. Afin d'optimiser la stratégie, des améliorations algorithmiques sont introduites pour réduire le nombre d'itérations et représenter avec plus de précision l'initiation et la propagation des fissures dans les matériaux orthotropes. De plus, une analyse détaillée de la physique du problème est menée, accompagnée d'une revue des essais expérimentaux rapportés dans la littérature, afin de définir une sous-structuration efficace. Pour valider la stratégie, un essai de flexion en quatre points est simulé sur un panneau à trois couches, reproduisant l'apparition de ruptures par cisaillement roulant et leur interaction avec d'autres mécanismes d'endommagement, avec une bonne corrélation avec les résultats expérimentaux rapportés dans la littérature. Dans le cas des charges dans le plan, une réduction de la charge critique est observée en raison de la souplesse de l'adhésif, et des zones critiques sujettes au délaminage sont identifiées dans les panneaux CLT. L'approche proposée fournit un outil efficace pour la conception de structures CLT plus fiables, avec un potentiel d'extension aux configurations à cinq et sept couches ainsi qu'aux systèmes hybrides avec du béton.