Développement et validation d'un modèle aux éléments discrets de comportement du béton sous chargement dynamique PDF Download
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Author: Ahmad Omar Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Ce travail concerne l'analyse de la vulnérabilité des structures de protection et des ouvrages sensibles en béton soumis à des actions dynamiques sévères (impacts, explosions) dues à des risques anthropiques d'origine accidentelle ou non. L'objet est la mise au point d'outils prévisionnels de simulation capables de décrire de manière objective le comportement dynamique du béton. Pour cela, une approche numérique novatrice reposant sur la méthode des Eléments Discrets (MED) est développée. Une première partie de cette thèse concerne la simulation des essais quasi-statiques de compression et traction uniaxiales. Une loi de transfert de moment (LTM) a été introduite pour pallier au problème de fragilité en compression simple. Ensuite, la procédure d'identification des paramètres du modèle modifié a été optimisée pour bien reproduire le comportement macroscopique du béton. Enfin, le modèle a été validé en représentant correctement le comportement quasi-statique de plusieurs types de béton. La deuxième partie du travail traite la simulation des essais de traction dynamique du béton aux barres de Hopkinson. Les résultats ont montré la nécessité de prendre l'effet de vitesse de déformation dû au matériau pour bien reproduire le comportement expérimental. Ensuite, Les paramètres du modèle permettant de reproduire cet effet de vitesse ont été identifiés. Enfin, des essais avec des taux de déformation très élevés ont été simulés et les résultats numériques ont été en accord avec le comportement observé expérimentalement.
Author: Ahmad Omar Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Ce travail concerne l'analyse de la vulnérabilité des structures de protection et des ouvrages sensibles en béton soumis à des actions dynamiques sévères (impacts, explosions) dues à des risques anthropiques d'origine accidentelle ou non. L'objet est la mise au point d'outils prévisionnels de simulation capables de décrire de manière objective le comportement dynamique du béton. Pour cela, une approche numérique novatrice reposant sur la méthode des Eléments Discrets (MED) est développée. Une première partie de cette thèse concerne la simulation des essais quasi-statiques de compression et traction uniaxiales. Une loi de transfert de moment (LTM) a été introduite pour pallier au problème de fragilité en compression simple. Ensuite, la procédure d'identification des paramètres du modèle modifié a été optimisée pour bien reproduire le comportement macroscopique du béton. Enfin, le modèle a été validé en représentant correctement le comportement quasi-statique de plusieurs types de béton. La deuxième partie du travail traite la simulation des essais de traction dynamique du béton aux barres de Hopkinson. Les résultats ont montré la nécessité de prendre l'effet de vitesse de déformation dû au matériau pour bien reproduire le comportement expérimental. Ensuite, Les paramètres du modèle permettant de reproduire cet effet de vitesse ont été identifiés. Enfin, des essais avec des taux de déformation très élevés ont été simulés et les résultats numériques ont été en accord avec le comportement observé expérimentalement.
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Cette thèse aborde le domaine de la prédiction des ouvrages en béton armé soumis à des charges dynamiques sévères de type impact. Elle s'intéresse plus particulièrement aux impacts d'avions sur les enceintes de confinement en béton armé. La modélisation de ces structures doit être capable de reproduire de manière fiable et efficace le comportement discontinu local ainsi que la réponse globale de l'ouvrage. Localement, la méthode des éléments discrets est utilisée pour représenter correctement les phénomènes discontinus. L'application de la méthode des éléments discrets sur des structures de grandes dimensions est limitée par le nombre d'éléments discrets nécessaires. Pour garder la qualité de prédiction locale et rendre cette méthode adaptée à l'échelle d'une structure, celle-ci est couplée à la méthode des éléments finis dans les parties qui ne sont pas soumises à d'importantes discontinuités. Cette approche couplée permet des gains de temps importants, tant pour la modélisation que la pour la simulation. Une partie importante de cette thèse concerne le développement et la validation du modèle éléments discrets de béton armé. Ce travail propose une optimisation du processus d'identification des paramètres locaux du modèle discret afin de le rendre plus prédictif en ce qui concerne le béton. Ensuite, une liaison particulière, entre éléments discrets d'acier et de béton, a été conçue pour la simulation du béton armé. Enfin, elle a été utilisée pour la simulation d'impacts sur des dalles en béton armé afin de confronter les résultats à des essais expérimentaux. La deuxième partie du travail de thèse traite de la méthode de couplage entre éléments discrets et éléments finis. Une méthode existante pour les éléments finis volumiques a été étendue aux éléments finis de type coque. Enfin, la méthode de couplage a été utilisée pour simuler un impact sur une structure de type enceinte de confinement.
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Cette thèse aborde le domaine de la prédiction des ouvrages en béton armé soumis à des charges dynamiques sévères de type impact. Elle s'intéresse plus particulièrement aux impacts d'avions sur les enceintes de confinement en béton armé. La modélisation de ces structures doit être capable de reproduire de manière fiable et efficace le comportement discontinu local ainsi que la réponse globale de l'ouvrage. Localement, la méthode des éléments discrets est utilisée pour représenter correctement les phénomènes discontinus. L'application de la méthode des éléments discrets sur des structures de grandes dimensions est limitée par le nombre d'éléments discrets nécessaires. Pour garder la qualité de prédiction locale et rendre cette méthode adaptée à l'échelle d'une structure, celle-ci est couplée à la méthode des éléments finis dans les parties qui ne sont pas soumises à d'importantes discontinuités. Cette approche couplée permet des gains de temps importants, tant pour la modélisation que la pour la simulation. Une partie importante de cette thèse concerne le développement et la validation du modèle éléments discrets de béton armé. Ce travail propose une optimisation du processus d'identification des paramètres locaux du modèle discret afin de le rendre plus prédictif en ce qui concerne le béton. Ensuite, une liaison particulière, entre éléments discrets d'acier et de béton, a été conçue pour la simulation du béton armé. Enfin, elle a été utilisée pour la simulation d'impacts sur des dalles en béton armé afin de confronter les résultats à des essais expérimentaux. La deuxième partie du travail de thèse traite de la méthode de couplage entre éléments discrets et éléments finis. Une méthode existante pour les éléments finis volumiques a été étendue aux éléments finis de type coque. Enfin, la méthode de couplage a été utilisée pour simuler un impact sur une structure de type enceinte de confinement.
Author: OLIVIER.. LE VU Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 258
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L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL ETAIT DE CONTRIBUER A L'AMELIORATION DE L'ETAT DES CONNAISSANCES ET LA MAITRISE DES PHENOMENES DE PENETRATION DYNAMIQUE DANS LE BETON POUR DES VITESSES D'IMPACT DE L'ORDRE DE PLUSIEURS CENTAINES DE METRES PAR SECONDE. IL A PRINCIPALEMENT CONSISTE EN LA RECHERCHE, LA CARACTERISATION ET LA VALIDATION D'UN MODELE MACROSCOPIQUE DE COMPORTEMENT DU BETON A IMPLANTER DANS UN CODE DE CALCUL EXPLICITE. LE MODELE DEVELOPPE EST BASE SUR LE PRINCIPE DE PARTITION DES TENSEURS QUI DEFINIT DE MANIERE SEPAREE PARTIES SPHERIQUE ET DEVIATORIQUE DU COMPORTEMENT DU MATERIAU. UN COUPLAGE, VISANT A RENDRE COMPTE DES DIFFERENTS CHEMINS DE CHARGEMENT POSSIBLES, EST INTRODUIT DANS LE MODELE. IL S'APPUIE SUR L'HYPOTHESE SELON LAQUELLE, SOUS DES CONDITIONS D'IMPACT ET DE PENETRATION, LA COMPACTION DU BETON SE DEVELOPPE ENTIEREMENT COMME CONSEQUENCE DE LARGES DEFORMATIONS DE CISAILLEMENT DANS LA REGION DU NEZ DU PROJECTILE. L'UNE DES ORIGINALITES DE CETTE THESE EST DE S'ETRE APPUYEE SUR DES ESSAIS DYNAMIQUES POUR CARACTERISER SUCCESSIVEMENT LES DIFFERENTS ASPECTS DU MODELE DE COMPORTEMENT DEVELOPPE. LA COMPARAISON DE SIMULATIONS NUMERIQUES AVEC DES ESSAIS DE PENETRATION A GRANDE ECHELLE DEMONTRE L'APPORT D'UN COUPLAGE REPRESENTANT L'INFLUENCE PREPONDERANTE DU DEVIATEUR DES CONTRAINTES SUR LA POSSIBILITE DE FERMETURE DES PORES DANS LES MODELES DE COMPORTEMENT.
Author: ANIS.. KANJI NANJI Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 162
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LA CONNAISSANCE DU COMPORTEMENT DU BETON SOUS SOLLICITATIONS DE TYPE CHOC OU EXPLOSION EST NECESSAIRE POUR DIMENSIONNER LES STRUCTURES TELLES QUE LES ABRIS MILITAIRES OU LES CENTRALES NUCLEAIRE. UNE ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE SUR LE COMPORTEMENT DU BETON NON CONFINE SOUS IMPACT MET EN EVIDENCE L'EFFET DE VITESSE SUR LES CARACTERISTIQUES DU MATERIAU ET SON CARACTERE DE FRAGILE. POUR GENERER DES GAMMES DE VITESSE DE DEFORMATION SUPERIEURES A 10S 1, LE DISPOSITIF EXPERIMENTAL DES BARRES DE HOPKINSON EST EN GENERAL UTILISE. UNE ETUDE NUMERIQUE EST REALISEE SUR CE DISPOSITIF POUR COMPRENDRE LES PHENOMENES DE PROPAGATION D'ONDES DANS LE SYSTEME, POUR ANALYSER LE DEPOUILLEMENT DES ESSAIS ET POUR ORIENTER NOTRE CHOIX DE MODELISATION NUMERIQUE. LES RESULTATS DE L'ETUDE MONTRENT QUE LA MASSE MISE EN MOUVEMENT N'ENGENDRE PAS DE PERTURBATION SUFFISANTE POUR EXPLIQUER LES EFFETS DE VITESSE CONSTATES EXPERIMENTALEMENT ET QU'UNE SIMULATION DIRECTE DE L'EPROUVETTE SUFFIT POUR IDENTIFIER LES PARAMETRES D'UN MODELE. DANS CE TRAVAIL, LE MATERIAU BETON EST MODELISE PAR UN MODELE DE COMPORTEMENT VISCO-ENDOMMAGEABLE ELABORE AU LMT CACHAN POUR DE FAIBLES VITESSES DE DEFORMATION ( 12S 1). APRES MODIFICATION DE LA LOI D'ENDOMMAGEMENT, LE MODELE EST VALIDE POUR LES FORTES GAMMES DE VITESSE DE DEFORMATION (300 S 1 “600S 1) SUR DES ESSAIS DE COMPRESSION NON CONFINES SUR BARRES DE HOPKINSON. CETTE VALIDATION A NECESSITE LE DEVELOPPEMENT D'UNE METHODE D'IDENTIFICATION, BASEE SUR L'ANALYSE INVERSE, COUPLEE A LA METHODE DES ELEMENTS FINIS POUR DETERMINER LES PARAMETRES MATERIELS PAR SIMULATION DES ESSAIS. L'ANALYSE DU COMPORTEMENT DU BETON CONFINE SUR DES ESSAIS AUX BARRES DE HOPKINSON MET EN EVIDENCE LA TRANSITION D'UN DOMAINE FRAGILE VERS UN DOMAINE DUCTILE ET EGALEMENT L'EFFET DE VITESSE. EN EFFET, SOUS FORTE PRESSION HYDROSTATIQUE, LE BETON, INITIALEMENT FRAGILE, SE RIGIDIFIE SUITE A UNE FERMETURE DES PORES. LE COMPORTEMENT DU BETON CONFINE EN DYNAMIQUE EST MODELISE DANS CE TRAVAIL A PARTIR DE LA THEORIE DE LA VISCOPLASTICITE. LA TRACTION, LA COMPRESSION ET LA COMPACTION DU MATERIAU SONT PRIS EN COMPTE PAR UNE UNIQUE SURFACE SEUIL DE CHARGE. L'EVOLUTION DE LA TRACTION EST MODELISEE PAR ANALOGIE AU MODELE DE MAZARS, L'ADOUCISSEMENT EN COMPRESSION SIMPLE EST CONSIDERE SELON UN ECROUISSAGE LINEAIRE DECROISSANT ET LA COMPACTION EST CARACTERISE PAR L'EVOLUTION DE LA POROSITE DU MATERIAU.
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Ce travail de thèse concerne la modélisation du béton et des ouvrages en béton soumis à des sollicitations allant du quasi statique à la dynamique rapide, tout en prenant en compte de la présence d'eau libre dans les pores du béton. L'objectif est la mise au point d'un outil prévisionnel de simulation capable de décrire le comportement du béton et des structures en béton, en tenant compte des effets du taux de saturation. Le choix des Éléments Discrets pour cette modélisation est justifié par les phénomènes discontinus qui apparaissent dans le béton, tel que la fissuration, la fragmentation ou l'écaillage. Les Éléments Discrets permettent de reproduire de manière fiable et efficace le comportement discontinu local ainsi que la réponse globale de la structure.La première partie de ce travail concerne la simulation d'essais quasi-statiques sous sollicitations uniaxiales et triaxiales fortement confinées, avec la prise en compte du phénomène de compaction. Les effets de l'eau libre contenue dans les porosités sont pris en compte par l'introduction d'une dépendance entre le taux de saturation en eau et la déformation inélastique. La procédure d'identification des paramètres du modèle est présentée. Enfin, le modèle est validé en reproduisant le comportement quasi-statique du béton par différents essais. La deuxième partie de ce travail est consacrée au comportement dynamique du béton. L'objectif est d'étendre la validation du modèle en simulant des essais d'impacts. Les effets de vitesse sont pris en comptes et des simulations d'impact sur des dalles en béton de différentes épaisseurs sont effectuées. Les résultats obtenus sont en bonne concordance avec les résultats expérimentaux.
Author: Xuan Dung Vu Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Le béton est un matériau dont le comportement est complexe, notamment dans le cas de sollicitations extrêmes. L'objectif de cette thèse est de caractériser expérimentalement le comportement du béton lorsque celui-ci est soumis à des sollicitations générées par un impact (compression confinée et traction dynamique) ; et de développer un outil numérique robuste permettant de modéliser son comportement de manière fiable. Dans la partie expérimentale, on a étudié des échantillons de béton provenant du centre de VTT (Centre de recherche technique en Finlande). Dans un premier temps, des essais statiques de compression triaxiale dont le confinement varie de 0 MPa (compression simple) à 600 MPa ont été réalisés. On observe que, sous l'effet de confinement la rigidité du béton devient plus importante à cause de la réduction de la porosité. Par conséquent, la résistance maximale au cisaillement du béton est augmentée. La présence d'eau joue un rôle important lorsque le degré de saturation est élevé et le béton est soumis à un fort confinement. Au delà d'un certain seuil de confinement, la résistance maximale au cisaillement diminue avec l'augmentation de la teneur en eau. L'eau influence également le comportement volumique du béton. Lorsque tous les pores libres du béton sont fermés sous l'effet de la compaction, la faible compressibilité de l'eau s'oppose à la déformation du béton, de sorte que le béton humide est moins déformé que le béton sec pour une même contrainte moyenne. Le deuxième volet du programme expérimental concerne des essais de traction dynamique à différentes vitesses de chargement, et à différents états d'humidité du béton. Les résultats obtenus montrent que la résistance en traction du béton C50 peut augmenter jusqu'à 5 fois par rapport à sa résistance statique pour une vitesse de déformation de l'ordre de 100 s-1. Dans la partie numérique, on s'intéresse à développer le modèle de comportement du béton PRM couplé (Pontiroli-Rouquand-Mazars) capable de prédire le comportement du béton sous impact. Ce modèle repose sur un couplage entre un modèle d'endommagement capable de décrire des mécanismes de dégradation et de fissuration du béton à faible confinement et un modèle de plasticité permettant de simuler le comportement du béton sous très fort confinement. L'identification du modèle a été réalisée avec les résultats des essais expérimentaux. L'amélioration du modèle, notamment sur le modèle de plasticité, porte sur trois points principaux : prise en compte de l'effet de la contrainte déviatoire dans le calcul de la contrainte moyenne ; de l'effet de l'eau avec la loi poro-mécanique au lieu de la loi des mélanges ; amélioration de la variable de couplage entre le modèle d'endommagment et le modèle élastoplastique avec une prise en compte de l'angle de Lode. Ces améliorations ont ensuite été validées par une confrontation des résultats numériques obtenus et des essais de type impact qui démontrent la fiabilité de la prédiction du modèle. Le modèle amélioré est capable de reproduire le comportement du béton sous différents trajets de chargement et à différents niveaux de confinement tout en tenant compte du degré de saturation du béton.
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Ce mémoire de thèse s'intéresse au comportement du béton sous chargement triaxial sévère, et plus précisément, aux mécanismes de dégradation associés. Le cadre plus général de cette étude est l'amélioration de la tenue des infrastructures soumises à des chargements dynamiques de type impact, pouvant générer des contraintes moyennes dans le béton de l'ordre du GPa. Des essais quasi-statiques sont nécessaires pour caractériser le comportement d'un matériau dans un état de contraintes homogènes. Les travaux présentés dans ce manuscrit proposent d'investiguer les mécanismes de dégradation du béton lors d'essais triaxiaux. Pour cela, deux machines innovantes sont utilisées : une presse triaxiale de grande capacité (Giga) et un tomographe à rayons X. Le processus de réalisation des essais consiste à scanner des échantillons de béton à l'état vierge et après chaque cycle de chargement (charge-décharge) effectué avec la presse triaxiale. Les images issues de ces examens tomographiques permettent d'évaluer la modification de la mésostructure du béton (échelle où les granulats et les macropores apparaissent) selon différents trajets et niveaux de chargement. Deux échantillons ont été testés triaxialement selon ce processus. Le premier, à relativement faible confinement (50 MPa), montre que les mécanismes menant à la rupture sont fortement localisés et principalement initiés à l'échelle microscopique. Le deuxième, testé à un très fort confinement (650 MPa), présente un endommagement diffus avec également un mécanisme de rupture localisé. Un modèle mésoscopique, utilisant la méthode aux éléments discrets, est également présenté dans ce manuscrit. L'originalité de cette approche réside d'une part dans le caractère prédictif du modèle développé, le comportement du mortier, des granulats ou de leur interaction étant identifié a priori ou à partir d'essais réalisés sur mortier et roche. D'autre part, la méthode de construction du maillage éléments discrets s'appuie sur la segmentation 3D d'images tomographiques ce qui permet une comparaison des faciès de ruptures expérimentaux et numériques. Ce modèle aboutit à une bonne prédiction du comportement triaxial du béton, et semble être un outil prometteur d'étude des mécanismes d'endommagement et de l'influence de paramètres de composition du béton.
Author: ION RADU.. PASCU Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 217
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DES MODELES DE CALCUL TRES AVANCES, INCLUANT LES NONLINEARITES PHYSIQUES ET GEOMETRIQUES, ONT ETE DEVELOPPES POUR LE CALCUL DES STRUCTURES EN BETON ARME, EN PARTICULIER DES PLAQUES ET COQUES. LA VALIDATION DE CES MODELES PAR DES ESSAIS DE STRUCTURES SE RAPPROCHANT LE PLUS POSSIBLE DES CONDITIONS REELLES, EST ABSOLUMENT NECESSAIRE. LA STRUCTURE CHOISIE, REPRESENTATIVE D'UN GRAND NOMBRE DE CONSTRUCTIONS, EST UN ELEMENT PLAN DE BETON ARME, SOUMIS A DES CHARGEMENTS COMBINES BIAXIAUX DE MEMBRANE ET DE FLEXION. NOUS AVONS REALISE UN BANC D'ESSAIS POUR CE TYPE D'ELEMENTS QUI PERMET L'APPLICATION DE COMBINAISONS TRES VARIEES DE SOLLICITATIONS DE MEMBRANE ET DE FLEXION SUIVANT DEUX DIRECTIONS ORTHOGONALES. UNE SERIE DE DIX ESSAIS A ETE EFFECTUEE SUR CE BANC. LE PROGRAMME D'ESSAIS VISAIT SURTOUT A TESTER DIVERSES COMBINAISONS DE SOLLICITATIONS: BITRACTION, TRACTION-COMPRESSION ET BICOMPRESSION EN MEMBRANE, BIFLEXION AVEC MOMENTS DE MEME SIGNE OU DE SIGNE OPPOSE, CHARGEMENTS CYCLIQUES. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX ONT SERVI A LA VALIDATION D'UN MODELE ELEMENTS FINIS POUR PLAQUES ET COQUES EN BETON ARME. ILS ONT AUSSI PERMIS DE TIRER CERTAINES CONCLUSIONS SUR LE COMPORTEMENT DES ELEMENTS PLANS SOUS CHARGEMENTS BIAXIAUX COMBINES DE MEMBRANE ET DE FLEXION. IL A ETE TROUVE QUE LE MODELE DE CALCUL DONNE DES BONS RESULTATS POUR LES CHARGEMENTS MONOTONES, LORSQUE LA PARTICIPATION DES ARMATURES EST IMPORTANTE APRES FISSURATION. A L'AVENIR, UNE VALIDATION DU MODELE POUR DES CHARGEMENTS CYCLIQUES ET D'AUTRES SOLLICITATIONS, BASEE SUR LES DONNEES EXPERIMENTALES, EST POSSIBLE
Author: Y. Malier Publisher: CRC Press ISBN: 1351440896 Category : Architecture Languages : en Pages : 570
Book Description
Provides a thorough review of properties, durability and use of high performance concrete, derived from recent research and experience. This book contains contributions from the leading French, Canadian and Swiss researchers, designers and material specialists, translated into English for the first time.
Author: Ahmad Omar
Author: Ahmad Omar
Author: Jessica Rousseau
Author: Jessica Rousseau
Author: OLIVIER.. LE VU
Author: ANIS.. KANJI NANJI
Author: Hicham Benniou
Author: Xuan Dung Vu
Author: Cédric Poinard
Author: ION RADU.. PASCU
Author: Y. Malier