Comportement mécanique des ouvrages en plaques de plâtre sur ossature métallique

In this research we have studied the mechanical behaviour of the plaster plate structures associated to steel stiffeners. A finite element analysis has been used in this study and two specific subprograms were developed in the "MARC" code. A large compaign for an experimental study has been finalised to identification of the developed model parameters. The individual components of the plaster plate (cardboard and plaster) have different characteristics from their virgin state (before association) to the state after production process. Thus, a global approach was adopted to identify the plate as a homogeneous equivalent material. For this a global plasticity model has been developed to simulate the non linear material's behaviour of the plaster plate "GENSTR". A second module "USPRING" based on the definition of spring elements has been developed to take into account the problems of variable boundary conditions caused by the screw's connection and by the interfaces (plate plaster and steel stiffeners). These different approaches coupled with the developed subprogram constitute an appropriate model for the numerical simulation of the mechanical behaviour of the plaster plate structures. The model has been validated by a comparison with experimental tests. This comparison gives consistancy between experimental and theoretical results. This study constitutes a fundamental design tool for this kind of structures.Dans cette recherche est étudié le comportement mécanique des ouvrages en plaques de plâtre sur ossature métallique. Cette étude est basée sur une analyse par la méthode des éléments finis, et a nécessité le développement de deux modules spécifiques intégrés au code de calcul "MARC". L'alimentation du modèle en paramètres a nécessité une étude expérimentale importante. Les constituants de plaque de plâtre (cartons et plâtre) présentent des caractéristiques différentes entre leur état vierge et après passage par le processus de fabrication. Une stratégie d'identification globale pour la plaque composite a été adoptée, elle consiste à la considérer comme un matériau homogène équivalent et par conséquent le développement d'un modèle spécifique de plasticité généralisée "GENSTR" pour traiter la non linéarité matérielle. La prise en compte des problèmes de conditions aux limites variables introduites d'une part par les assemblages vissés, et d'autre part par les phénomènes de contact et frottement aux interfaces "plaques-montants", a été effectuée en les modélisant par des ressorts qui intègrent les relations spécifiques ainsi que des conditions de pénalisation. Ceci a nécessité le développement d'un deuxième module nommé "USPRING". L'ensemble de ces approches constitue un modèle adéquat pour simuler le comportement mécanique des cloisons en plaques de plâtre. Une validation du modèle a été effectuée en confrontant les résultats du calcul aux résultats expérimentaux, cette confrontation a donné une concordance assez satisfaisante. Ce travail servira de base à la proposition de méthodes de dimensionnement simplifiées pour ce type d'ouvrages et autres ouvrages similaires (contre-murs, plafonds suspendus...) en plaques de plâtre