Tipe sur gratte-ciel (besoin d'aide informatique)

Alex2237
Modifié (January 2022) dans Informatique théorique
Bonjour
Dans le cadre d’un TIPE sur la réduction des oscillations d’un gratte-ciel, je souhaite réaliser une modélisation informatique de la tour. J’aimerais pouvoir la modéliser et relever les oscillations de la tour pour une certaines force du vent qui s’exercerait sur elle (afin de pouvoir confronter ces résultats à une expérience). Comment cela est-il possible ? Connaissez-vous un logiciel pour y arriver ? Ou un programme Python qui le permettrait ? 
Merci beaucoup de votre aide !

Réponses

  • gerard0
    Modifié (December 2021)
    Bonsoir.
    En général, ces modélisations se font avec les logiciels de résistance des matériaux, travaillant par éléments finis. Tu as de bonnes connaissances en RdM ?
    Cordialement.
  • Tu peux commencer par modéliser le gratte-ciel comme une simple barre à base carrée et tenter de résoudre les équations différentielles qui vont bien (déformation élastique).
    Ensuite, tu utilises un maillage pour tenter de modéliser la structure du gratte-ciel qui t’intéresse (ils ne sont pas tous construits de la même façon) : les piliers et les étages. Tu reprends la modélisation précédente pour modéliser chaque pièce et sa déformation élastique. Commence simplement : un gratte-ciel comme les tours du WTC.
    Algebraic symbols are used when you do not know what you are talking about.
            -- Schnoebelen, Philippe
  • paul18
    Modifié (December 2021)
    c'est un sujet qui est au croisement de plusieurs domaines : mécanique du solide et mécanique des fluides; c'est d'ailleurs ce que l'on appelle "l'interaction fluide-structure" (ou FSI en anglais). Un bon exemple est l'aéroélasticité sur une aile d'avion.

    Je ne suis guère un spécialiste du domaine, mais les oscillations peuvent avoir 2 origines (peut-être plus):
    1. c'est la vitesse du vent qui oscille, et comme la trainée dépend du carré de la vitesse $F=\frac{1}{2} \rho S C_{x} V^{2}$, il en sera de même pour le bâtiment
    2. les lâchers tourbillonnaires de type "allées de Von Karmann" (vortex shedding en anglais) induisent également des oscillations à certaines fréquences
    3. (et d'autres probablement)
    Pour le cas n°1, les étapes sont une analyse modale et une réponse harmonique.

    Comme le suggère Nicolas Patrois, il faut commencer par le plus simple : un modèle de poutre soumis à un effort réparti (modèle 2D ou 3D). A partir des matrices de raideur et de masse ($K$ et $M$ respectivement), les fréquences propres se calculent facilement (c'est un problème aux valeurs propres $\det \left( K - \omega^2 M \right) = 0$); pour la seconde partie, il faut "gratter" un peu.

    Côté codes de calculs (en libre), je connais "Salomé méca" ou "Code Aster" (EDF) ou Castem (CEA) par exemple, mais il y en a d'autres. J'ai déjà vu des programmes Matlab sur le net.

    Personnellement je privilégierais l'approche n°1 (calcul matriciel - poutre en 2D - matrices 6x6 - en 3D la matrice est 12x12).
  • Alex2237
    Modifié (December 2021)
    [Inutile de recopier un message présent sur le forum. Un lien suffit. AD]
    Étant en filière PT j’ai quelques connaissances de RdM notamment en flexion (je pense que c’est ce qui est intéressant pour l’étude du gratte-ciel). 
    Quels logiciels pourraient permettre de modéliser notre tour et de lui faire subir des essais de flexion ?
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