L'effet de la rotation aux ancrages est connu comme la principale raison engendrant la fatigue des haubans. Malgré la grande variation de cet effet d'un hauban à l'autre, tous les haubans des ponts haubanés sont généralement conçus par une même règle proposée dans plusieurs normes et recommandations. Cette règle semble excessive pour le cas des haubans dont l'effet de la rotation n'est pas important (tablier très rigide, espacement des haubans petit, etc.), mais probablement pas suffisamment sécuritaire pour le cas des haubans dont cet effet devient critique (tablier très flexible, grand espacement des haubans, haubans très longs, etc.). Afin d'optimiser la conception des ponts haubanés, il est donc intéressant d'estimer la demande de la fatigue qui consiste elle-même à estimer la demande de rotation aux ancrages des haubans. Ce document présente un projet de recherche visant à évaluer la rotation aux ancrages des haubans sous les charges de trafic et de vent. Un indice d'amplification de fatigue qui relie la rigidité du tablier, l'espacement des haubans et leur rigidité verticale à l'amplitude de rotation aux ancrages bas des haubans sous les charges routières est développé. En se basant sur des calculs analytiques et numériques (méthode des éléments finis), des équations sont proposées pour prédire l'amplitude de rotation aux ancrages bas des haubans sous charge de fatigue. Il est démontré que la contrainte axiale maximale due aux charges d'exploitation n'est pas directement liée à la rotation aux ancrages bas des haubans. En combinant avec un autre indice, \Omega, il est possible de relier la contrainte axiale maximale dans le hauban et l'amplitude de rotation à son ancrage bas. Afin d'évaluer la rotation des haubans sous les charges de vent, des essais en soufflerie ont d'abord été réalisés pour évaluer les coefficients aérodynamiques d'un cylindre incliné (représentant un hauban) dans un écoulement. Le cylindre a été positionné à différents angles d'inclinaisons, par rapport à la verticale et l'horizontal, relatifs au vent. Deux balances dynamiques à trois composantes ont été conçues pour mesurer les forces aérodynamiques. Les trois coefficients des forces aérodynamiques sont normalisés en se basant sur la vitesse de l'écoulement. Les résultats montrent que le coefficient de traînée et la résultante du coefficient de portance ainsi que celui de côté peuvent être exprimés par une fonction empirique en fonction de l'angle d'incidence. Le coefficient de portance et celui de côté restent cependant des fonctions d'angles vertical et horizontal, et ne peuvent pas s'exprimer en fonction de l'angle d'incidence. Il a été observé expérimentalement que le principe d'indépendance devient inexact pour les angles d'incidence supérieurs à 40◦. Les résultats expérimentaux ont ensuite été appliqués pour déterminer les charges de vent sur les haubans. La rotation aux ancrages des haubans due aux charges de vent comprend deux parties: l'une est due à la variation de la vitesse moyenne du vent et l'autre, à ses fluctuations. L'effet de la variation de la vitesse moyenne a été déterminée par des analyses statiques non-linéaires des haubans sous charges de vent moyen correspondant aux moyennes horaires de vitesse de vent extraite à partir des données enregistrées à une station météorologique. L'effet des fluctuations du vent a été déterminée par des analyses dynamiques linéaires des haubans en utilisant la méthode spectrale. Seulement la fluctuation longitudinale de la vitesse du vent a été considérée dans cette étude. Ces rotations ont enfin été comparées à la rotation des haubans sous les charges routières. Les résultats de cette étude permettent de constater la sensibilité des haubans à chaque source de fatigue.

Cette thèse s'inscrit dans la continuation du travail de Younes Achkire, consacré au contrôle actif des ponts haubanés. Elle traite de l'implémentation d'un système de contrôle actif sur des maquettes de structures câblées. Deux types de structures sont étudiés expérimentalement: les ponts haubanés et les treillis spatiaux. Après une brève introduction sur l'usage du contrôle actif dans ces domaines, le chapitre 2 traite numériquement des mécanismes d'interaction entre le câble et la structure. Au chapitre 3, nous présentons la stratégie de contrôle que nous utilisons pour stabiliser une structure câblée: il s'agit d'un contrôle décentralisé, basé sur des paires capteur/actionneur colocalisées, placées au niveau des ancrages des câbles, chacune équipée d'un contrôleur Intégral Force Feedback. Nous présentons une théorie linéaire simplifiée permettant de dimensionner le système et de prévoir son efficacité. Elle est illustrée sur un exemple, et nous discutons de la validité de certaines hypothèses simplificatrices. Le chapitre 4 est consacré au contrôle actif des ponts haubanés. Nous y présentons 2 maquettes. La première, de petite taille (3m) représente un pylône de pont haubané en construction. Elle est équipée d'actionneurs piézoélectriques. La seconde, installée au Centre Commun de Recherche d'Ispra (Italie), mesure 30m de long, et est équipée d'actionneurs hydrauliques. Les expériences réalisées sur ces maquettes ont démontré l'efficacité du contrôle et la fiabilité de la théorie prédictive. Le contrôle du flottement des ponts est traité sur un exemple numérique. Le chapitre 5 relate nos expériences d'amortissement actif des treillis spatiaux. Deux structures ont été étudiées: une colonne en treillis équipée de 3 câbles actifs, et une structure triédrique suspendue à des cordons élastiques pour simuler l'absence de gravité, également munie de câbles actifs. Deux concepts d'actionneur piézoélectrique ont été testés. Nous avons ensuite examiné le problème de la saturation des actionneurs, et celui du contrôle actif des microvibrations (~10nm) d'une structure câblée. Le chapitre 6 conclut ce travail, en souligne les aspects originaux et donne quelques perspectives de développement. / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished