L’utilisation des portiques métalliques est très courante dans le génie civil. Au cours du processus de conception les ingénieurs cherchent à réduire les coûts de la construction, en diminuant ainsi le coût total de l’investissement. La complexité du problème et l’absence des outils assistant le processus d’optimisation rendent difficile l’usage efficace de matériau. Dans la thèse, les algorithmes génétiques ont été appliqués afin de résoudre les problèmes d’optimisation des portiques métalliques. La première partie concerne l’analyse de la problématique de conception des portiques et la définition du cahier de charges. Les normes européennes et polonaises de conception des structures métalliques et de chargement ont été comparées. Les procédures de dimensionnement des sections et d’éléments ont été développées, en respectant toutes les contraintes imposées par des structures réelles. Ensuite, une version d’algorithme génétique adapté à l’optimisation des portiques a été présentée. Un logiciel complet, comportant des modules d’analyse statique, decalcul de stabilité, de dimensionnement et d’optimisation a été développé. Le logiciel crée a été appliqué aux problèmes d’optimisation des portiques métalliques. Les solutions ont été calculées d’abord en accord avec les normes de conception européennes et ensuite polonaises. L’optimisation des 96 exemples des portiques de géométrie et chargement différentes a été effectuée. L’analyse des solutions a permis de formuler la conclusion ainsi que lesrecommandations concernant la conception optimale des portiques. Les résultats obtenus peuvent être utiles dans les problèmes réels de conception. / The use of portal frames in building engineering is very common. Engineers, during the design process, aim to reduce the cost of the structure and, consequently, the whole investment. The complexity of the problem and lack of proper tools assisting the optimisation process, hamper the effective use of material. In the thesis, the genetic algorithms were used to solve the problem of optimization of steel portal frames. In the first part of dissertation, the problems of steel portal frames design were analysed and design assumptions were done. European and Polish codes for steel structures design andstandards for loads got acquainted. Procedures for section and element dimensioning were built taking into account all essential applied to real structures. Next, a version of the genetic algorithm adapted for the optimization of frame structureswas presented. A complete computer program containing modules of static analysis, stability analysis, dimensioning and optimization has been created. The developed software was applied to the problem of optimization of steel portalframes. The solutions were calculated according to European standards, and afterwards Polish standards. The optimization of 96 frame examples of different geometry and loading was carried out. The analysis of solutions enabled us to formulate conclusion and recommendations concerning optimal design of portal frames. The obtained results can be useful in real design problems

La présente thèse a pour objectif létude du mécanisme de transfert des flexions à la jonction poutre poteau dans les structures en portiques mixtes soumises à une action sismique, dans l'hypothèse où l'assemblage poutre poteau est de type pleinement résistant. La thèse contribue à la définition des éléments nécessaires pour effectuer un calcul sécuritaire de la résistance à laction sismique des portiques mixtes. A lheure actuelle, le chapitre relatif aux constructions mixtes dans lEurocode 8, basé en partie sur nos travaux, a été édité [prEN 1998-1-3 (2001)]. Notre contribution concerne les poutres mixtes avec dalle et leur jonction aux colonnes, pour le calcul desquelles notre travail établit un ensemble d'éléments d'information cohérents. Cependant, des études dans ce domaine restent utiles pour affiner les règles proposées et étendre leur applicabilité au cas des assemblages à résistance partielle. Rappelons d'abord le principe de base du projet parasismique, à savoir le "dimensionnement capacitif". Lors dun dimensionnement dune structure soumise à forte sollicitation sismique, les éléments de la structure sont proportionnés de manière à réaliser une distribution des zones de dissipation dénergie du séisme dans la structure selon un schéma choisi. Les zones de plastification forment un ensemble ne mettant pas en danger léquilibre global de la structure. Cela correspond à ce qu'on appelle un "dimensionnement capacitif". Dans ce contexte, il est primordial de bien connaître la résistance de chaque élément pour être sûr que la ruine aura lieu là où on le désire. Dans un portique, on applique généralement le concept "poutre faible colonne forte", cest-à-dire que lon désire que la dissipation dénergie se fasse dans des rotules plastiques de poutres. Quelle différence existe-t-il entre les structures en acier et les structures mixtes ? Dans les structures en acier, les résistances des sections et des assemblages sont relativement bien contrôlées et il est aisé de hiérarchiser lapparition des rotules plastiques. Dans les structures mixtes par contre, la contribution de la dalle au moment de flexion résistant de la poutre est une quantité variable mal maîtrisée qui dépend de nombreux paramètres, tels le pourcentage darmatures, la densité des connecteurs et la participation de la poutre transversale dans le schéma résistant. Il est très important de connaître leffet de ces paramètres car ils influencent directement la capacité flexionnelle des poutres et, par conséquent, ils peuvent modifier lordre dapparition des rotules plastiques entre les colonnes et les poutres et complètement mettre à mal le concept poutre faible colonne forte. Le but général de notre thèse est de mettre en évidence et de quantifier le rôle de la dalle -et implicitement de ses composants, les armatures, les goujons connecteurs et la poutre transversale- dans le transfert de moment de flexion de la poutre à la colonne. Lobjectif pratique est la définition de données utilisables par les auteurs de projet, telles que - des largeurs effectives à prendre en considération pour lanalyse des structures en portiques mixtes sous séisme et pour le calcul des résistances (moments plastiques) des sections - des éléments nécessaires à la définition des détails de connexion acier-béton et des armatures - l'implémentation de ces informations dans un format de règle de calcul, dans l'Eurocode 8.

Le calcul d'une dalle bidirectionnelle est un processus long et complexe demandant une certaine expérience. La norme CSA A23.3-04 suggère deux méthodes : la méthode directe et la méthode du portique équivalent. La première est efficace pour certaines géométries (CSA A23.3-04 art.) tandis que la deuxième permet de couvrir pratiquement toutes les géométries. Cette dernière consiste à analyser des portiques 2D, représentant chacun une section de la dalle, dans lesquels l'inertie des poteaux est réduite par un certain facteur. Le calcul de ce facteur peut se faire de deux façons, soit en calculant la rigidité équivalente du poteau ou en utilisant les formules 13-21 et 13-22 de la norme. Toutefois, la validité de ces deux dernières équations est remise en question dans la littérature. D'où l'importance d'effectuer une optimisation de ces équations afin d'assurer l'intégrité structurale des ouvrages en béton armé. Cette optimisation est possible grâce à la disponibilité de plusieurs logiciels offrant les analyses par éléments finis tels que SAFE et SAP2000. Ces logiciels permettent d'analyser rapidement et efficacement un grand nombre de géométries différentes. Les géométries qui sont étudiées dans la présente recherche se concentrent autour de trois grandes catégories de dalles, soit : les dalles pleines sur poteaux, les dalles avec poutres de rive et les dalles avec poutres entre tous les appuis. Des variations au niveau des portées ainsi que des dimensions des poteaux sont effectuées afin de couvrir le plus de cas possible. Des analyses statistiques de type 2k ainsi que des analyses paramétriques orientées grâce aux résultats des analyses statistiques sont réalisées pour chacune des trois catégories. Les résultats sont ensuite combinés pour obtenir des équations améliorées. En bref, ces équations améliorées permettent de diminuer les écarts entre les valeurs calculées et les valeurs obtenues avec la méthode de la rigidité équivalente. Ainsi, les ingénieurs ont à leur disposition une méthode davantage précise, efficace et rapide.

Texte remanié de: Dissertation--Philosophische Fakultät--Universität Köln, Wintersemester 1991/92. / Notes bibliogr.

De nos jours, les plateformes portuaires cherchent à massifier leurs capacités de projection de conteneurs vers et à partir de leurs réseaux hinterland en misant sur les modes ferroviaires et fluviaux. Cela pour évacuer plus rapidement un volume quasi croissant de conteneurs livré par voie maritime et d’éviter les situations indésirables, tels que les situations d'asphyxie. De plus, les plateformes portuaires ont pris conscience que leur attractivité aux yeux des prestataires logistiques dépend non seulement de leur fiabilité et de leurs qualités nautiques mais également de leur capacité à offrir une desserte massifiée de leur hinterland. Contrairement à ce qui a pu être observé en Europe, la part du transport massifié a quasiment stagné au Havre dans les dernières années. A cet effet, le port du Havre a mis en place un terminal multimodal de conteneurs lié par rail et par voie navigable à un hinterland riche et dense en population (Bassin parisien, Marchés européens), et par des navettes ferroviaires aux autres terminaux maritimes du port Havre. L’intérêt économique et stratégique de ce nouveau terminal est de renforcer la position du Grand Port Maritime du Havre au niveau national, européen et mondial, et d’un point de vue écologique, diminuer l’utilisation excessive du routier en misant sur les modes moins polluants. Dans cette thèse, les efforts se focalisent sur la modélisation et la simulation du déroulement des opérations de manutention et d’allocation de ressources dans un terminal à conteneurs et particulièrement l’ordonnancement des portiques de manutention. Étant donné qu’un terminal à conteneurs est un système complexe, nous avons d’abord défini une démarche de modélisation qui facilite le processus de construction du modèle de simulation. Cette démarche est un processus itératif permettant de raffiner le modèle au fur et à mesure des étapes de développement réalisées. Les différentes étapes de développement sont liées par une série de diagrammes qui permet d’exprimer de façon claire les éléments et les relations formant le modèle de simulation. Ensuite, nous avons intégré dans notre modèle deux stratégies de non-croisement de portiques au niveau de la cour ferroviaire du terminal multimodal. Le but de ces stratégies est la minimisation des temps et des mouvements improductifs pour améliorer la performance et la productivité des portiques de manutention. La première stratégie est basée sur des règles de mouvement et sur la collaboration et coopération entre agents portiques. Tandis que la deuxième stratégie est basée sur une heuristique. Ces deux solutions ont été testées en utilisant l’outil de simulation AnyLogic et les résultats obtenus montrent la qualité de nos solutions. Concernant le problème d’ordonnancement des portiques de la cour fluviale, nous l’avons étudié en utilisant un couplage Optimisation-Simulation. Dans ce problème les temps de chargement et de déchargement de conteneurs et les temps de déplacement des portiques entre les baies sont considérés comme incertains. Le couplage est composé d’une méta-heuristique colonie de fourmis et d’un modèle de simulation à base d’agents. Chaque solution (une séquence de tâches) trouvée par l’algorithme d'optimisation est simulée et évaluée pour déterminer les nouvelles durées des tâches qui seront ensuite injectées comme données d’entrée de l’algorithme avant l’itération suivante. / Nowadays, seaports seek to achieve a better massification share of their hinterland transport by promoting rail and river connections in order to more rapidly evacuate increasing container traffic shipped by sea and to avoid landside congestion. Furthermore, the attractiveness of a seaport to shipping enterprises depends not only on its reliability and nautical qualities but also on its massified hinterland connection capacity. Contrary to what has been observed in Europe, the massification share of Le Havre seaport has stagnated in recent years. To overcome this situation, Le Havre Port Authority is putting into service a multimodal hub terminal. This terminal is linked only with massified modes to a rich and dense geographical regions (Ile de France, Lyon), and with rail shuttles to the maritime terminals of Le Havre seaport. The aim of this new terminal is to restrict the intensive use of roads and to provide a river connection to its maritime terminals (MTs) that do not include a river connection from the beginning. In this study, we focus on the modeling and the simulation of container terminal operations (planning, scheduling, handling …) and particularly crane scheduling in operating areas. Designing multi-agents based simulation models for the operation management of a complex and dynamic system is often a laborious and tedious task, which requires the definition of a modeling approach in order to simplify the design process. In this way, we defined a top-down approach with several steps of specification, conception, implementation and verification-validation. This approach is an iterative process that allows the model to become more complex and more detailed. In this thesis, we pay more attention to crane scheduling problem in operating areas. For the rail-rail transshipment yard of the multimodal terminal, we designed two anti-collision strategies that aim to minimize unproductive times and moves to improve crane productivity and to speed up freight train processing. These strategies are tested using multi-method simulation software (Anylogic) and the simulation results reveal that our solutions are very satisfactory and outperform other existing solutions. With regard the fluvial yard, the stochastic version of crane scheduling problem is studied. The problem is solved with a mixed Optimization-Simulation approach, where the loading and unloading times of containers and travel times of cranes between bays are considered uncertain. The used approach is composed of an Ant Colony Optimization (ACO) metaheuristic coupled to an agent-based simulation model. Each solution (a tasks sequence) found by the optimization algorithm is simulated and evaluated to determine the new tasks’ periods which will then be injected as input to the ACO algorithm before the next iteration. The coupling is executed until the difference between the last iterations is too low.

Cette thèse présente trois méthodes pour l’identification des rigidités des structures d’usage commun dans l’ingénierie civile, à partir de données dynamiques expérimentales. La première méthode est développée pour des structures composées pour portiques. La deuxième méthode proposée est appliquée à des structures constituées pour des poutres isostatiques. La troisième est une méthodologie d’estimation des rigidités en flexion (EI) et au cisaillement (GA/?) pour une structure constituée de murs dont les énergies de déformation en flexion et cisaillement peuvent être soit du même ordre de grandeur, soit l’une prépondérante par rapport à l’autre. Pour chaque méthode, des simulations numériques sont effectuées pour identifier les dommages structuraux ou les variations des rigidités, en termes de localisation et de magnitude de ces dommages. L'incidence et l'impact des erreurs et bruits sur les valeurs estimées des rigidités structurales sont analysés. Les méthodologies sont également appliquées pour localiser des dommages mécaniques ou des réductions de section sur modèles de laboratoire. A partir des concepts dynamiques de base et considérant une typologie donnée de structure, la thèse développe les concepts et formulations permettant d’identifier les rigidités résiduelles des structures considérées. Les méthodes peuvent être aisément mises en oeuvre pour déterminer les éventuels dommages (localisation et intensité) qui peuvent affecter une structure, par exemple après un séisme. Peu de mesures sont requises à cet effet : des essais de vibration libre et du matériel peu onéreux de mesures sont amplement suffisants dans le cas particulier des structures étudiées / This thesis presents three methods to estimate and locate damage in framed buildings, simply-supported beams and cantilever structures, based on experimental measurements of their fundamental vibration modes. Numerical simulations and experimental essays were performed to study the effectiveness of each method. A numerical simulation of a multi-storey framed building, a real bridge and a real chimney were carried out to study the effectiveness of the methodologies in identifying damage. The influence of measurement errors and noise in the modal data was studied in all cases. To validate the experimental effectiveness of the damage estimation methods, static and dynamics tests were performed on a framed model, a simply supported beam, and a cantilever beam in order to determine the linear behavior changes due to the increase of the level of damage. The structural identification algorithms during this thesis were based on the knowledge type of the stiffness matrix or flexibility matrix to reduce the number of modal shapes and required coordinates for the structural assessment. The methods are intended to develop tools to produce a fast response and support for future decision procedures regarding to structures widely used, by excluding experimental information, thereby allowing a cost reduction of extensive and specific testing