Perspectives d'utilisation des réseaux périodiques pour l'isolation des structures soumises aux vibrations d'origines sismiques ou mécaniques

Abstract

Le concept des bandes de fréquences interdites dans les cristaux phononiques est largement utilisé en physique. Cette thèse présente la faisabilité et l’efficacité de l’application de ce principe d’amortissement ou d'interdiction de propagation des ondes induites par les vibrations d'origines sismique ou mécanique dans les bâtiments de génie civil à l’échelle réelle. A travers les résultats de la modélisation numérique et de l’analyse d’un substrat en béton incorporant des éléments en acier (résonateurs) enrobés d'une couche de polymère en polychlorure de vinyle (PVC). La première configuration dans laquelle les n'émergeaient pas du substrat, a entraîné la création de deux bandes interdites à des fréquences relativement élevées; et lorsque seuls les noyaux métalliques émergent du substrat, les bandes interdites se décalent vers les basses fréquences. Les résultats sont améliorés et montrent l’existence de trois bandes interdites à des fréquences moyennes comprises entre 80 et 200 m/s lorsque les résonateurs et le polymère émergeaient avec la même hauteur par rapport au substrat de béton. L'exploration d'autres couples de matériaux métal-polymère, tels que "acier-caoutchouc", "acier-silicone", "plomb-caoutchouc" et "plomb-silicone", montre qu'une gamme de bandes de fréquences interdites s'est de nouveau déplacée vers les basses fréquences rentrant ainsi dans le domaine des fréquences sismiques. D'autres améliorations sont obtenues en procédant à un grugeage des extrémités du substrat afin d'élargir et d'abaisser les intervalles des bandes de fréquences interdites, en particulier pour les couples "métal-caoutchouc". Ces résultats montrent le potentiel d'utilisation des réseaux périodiques pour atténuer les effets des vibrations sismiques et mécaniques sur les structures de génie civil à grande échelle.