Le bâtiment est une maison résidentielle de plain-pied avec combles, des murs porteurs en maçonnerie, une dalle soutenue par les murs et une toiture en bois.
Il est inscrit au registre municipal des monuments historiques et aucune documentation technique ni aucun plan d'origine n’était disponible. Une particularité du bâtiment est un mur de lucarne présentant une fissuration diagonale, qui constituait le principal objet de l'investigation structurelle. Le bâtiment se situe à proximité d’un grand échangeur autoroutier. Le principal défi d'ingénierie était de déterminer si les vibrations induites par le trafic étaient responsables des fissures observées ou si celles-ci résultaient des conditions structurelles et de fondation du bâtiment.
La documentation d’origine étant indisponible, la géométrie réelle et l’agencement structurel ont été reconstitués par balayage laser 3D à l’aide d’un FARO Focus S70. Le nuage de points obtenu a servi à créer une documentation CAO 2D et 3D précise, puis à développer un modèle éléments finis tridimensionnel dans RFEM 6.12 de Dlubal.
Le système structurel a été modélisé à l’aide d’éléments de barre pour les composants linéaires et d’éléments de surface pour les murs en maçonnerie et les composants de la dalle. Le modèle contenait 1 742 éléments de barre et 17 941 éléments de surface, avec une taille cible des éléments finis de 0,25 m.
Les matériaux comprenaient une maçonnerie en briques d’argile, du béton et du bois, leurs propriétés mécaniques et massives étant définies selon les caractéristiques de la structure existante.
Une difficulté majeure résidait dans l’incertitude concernant les conditions réelles de fondation et de sol, aucune investigation de sol ni fouille de fondation n’ayant été réalisée. Pour traiter ce problème, le modèle RFEM intégrait l’interaction sol-structure au moyen de ressorts de translation au niveau des fondations. Trois conditions différentes de rigidité du sol ont été considérées, allant d’un appui infiniment rigide à un sol souple. La non-linéarité de levage des fondations a également été prise en compte pour la condition d'appui souple. Cela a permis d’évaluer la sensibilité de la réponse dynamique et structurelle du bâtiment aux conditions de sol incertaines.
RFEM a été utilisé pour la modélisation EF complète, la génération et la vérification du maillage, l’analyse modale, l’interaction sol-structure et l'analyse de l'historique de temps. La méthode de Lanczos a été utilisée pour déterminer les modes propres de vibration, tandis que la méthode implicite de Newmark avec un pas de temps de 0,001 s a été utilisée pour l’analyse dynamique. Le modèle a été soumis à des charges permanentes et variables ainsi qu’à une excitation dynamique induite par le trafic obtenue directement à partir de mesures d'accélération in situ.
Les enregistrements de vibrations mesurés ont été appliqués au niveau des fondations, permettant au modèle numérique de reproduire l'excitation dynamique réelle subie par le bâtiment. Le processus a donc combiné balayage laser 3D, reconstitution CAO, mesures de vibrations sur site et analyse Dlubal RFEM en une seule procédure de diagnostic intégrée.
L’analyse numérique a démontré que la rigidité du sol supposée avait une influence bien plus grande sur le comportement structurel que l'action dynamique induite par le trafic elle-même.
Les fréquences propres fondamentales diminuaient jusqu’à 65 % pour des conditions de sol souple, tandis que les contraintes de cisaillement maximales dans le mur de lucarne analysé variaient d’environ 30 %.
En revanche, la prise en compte des vibrations mesurées induites par le trafic dans les combinaisons de charges ne modifiait les contraintes de cisaillement maximales que de 0,2 à 3,7 %.
La comparaison des trajectoires de contraintes principales calculées avec la fissuration diagonale observée a indiqué que les endommagements étaient principalement liés aux conditions d’appui et au comportement structurel du mur plutôt qu'aux vibrations induites par le trafic. Le projet démontre comment Dlubal RFEM peut être appliqué efficacement à l’évaluation de structures existantes complexes, notamment lorsque la documentation d'origine est indisponible et que les conditions de sol sont incertaines, en combinant reconstitution géométrique précise, excitation dynamique mesurée et analyse numérique avancée.
| Localisation | Varsovie, Pologne |
| Calcul de structure | Instytut Techniki Budowlanej |
