ETUDE DES STRUCTURES DANS LE DOMAINE DU GENIE CIVIL. CONSTRUCTION D'UN CODE DE CALCUL PAR ELEMENTS FINIS. ELABORATION D'UN MODELE DE LA FISSURATION ET DE LA PLASTIFICATION DE PIECES EN BETON PDF Download
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Author: Maurice Lemaire Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 338
Book Description
RAPPEL DES PRINCIPES MECANIQUES ESSENTIELS DU MODELE DEPLACEMENT DE LA METHODE DES ELEMENTS FINIS. ON DECRIT ENSUITE LES ELEMENTS DE POUTRE, PLAQUE ET COQUE. ETUDE DES CONDITIONS DE PLASTIFICATION ET DE FISSURATION RELATIVES A UN ETAT PLAN DE CONTRAINTE PERMETTANT UNE DEFINITION DE LA FORME DE LA SURFACE D'ECOULEMENT ET DE RUPTURE DU BETON. DANS LA ZONE DE TRACTION LE MATERIAU EST SUPPOSE ELASTIQUE ALORS QU'EN COMPRESSION BIAXIALE SON COMPORTEMENT EST REGI PAR LES EQUATIONS DE PRANDLT-REUSS. CES HYPOTHESES SONT APPLIQUEES A LA CONSTRUCTION D'UN MODELE DE CALCUL DES VOILES PLISSES, SOUMIS A DES CHARGES CONTINUMENT CROISSANTES. IL EST REALISE A PARTIR D'UN ELEMENT FINI ISOPARAMETRIQUE A SIX NOEUDS. UN ELEMENT A 3 NOEUDS REPRESENTE L'ARMATURE DU BETON. COMPARAISON DES RESULTATS A CEUX PROPOSES PAR DIFFERENTS AUTEURS
Author: Maurice Lemaire Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 338
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RAPPEL DES PRINCIPES MECANIQUES ESSENTIELS DU MODELE DEPLACEMENT DE LA METHODE DES ELEMENTS FINIS. ON DECRIT ENSUITE LES ELEMENTS DE POUTRE, PLAQUE ET COQUE. ETUDE DES CONDITIONS DE PLASTIFICATION ET DE FISSURATION RELATIVES A UN ETAT PLAN DE CONTRAINTE PERMETTANT UNE DEFINITION DE LA FORME DE LA SURFACE D'ECOULEMENT ET DE RUPTURE DU BETON. DANS LA ZONE DE TRACTION LE MATERIAU EST SUPPOSE ELASTIQUE ALORS QU'EN COMPRESSION BIAXIALE SON COMPORTEMENT EST REGI PAR LES EQUATIONS DE PRANDLT-REUSS. CES HYPOTHESES SONT APPLIQUEES A LA CONSTRUCTION D'UN MODELE DE CALCUL DES VOILES PLISSES, SOUMIS A DES CHARGES CONTINUMENT CROISSANTES. IL EST REALISE A PARTIR D'UN ELEMENT FINI ISOPARAMETRIQUE A SIX NOEUDS. UN ELEMENT A 3 NOEUDS REPRESENTE L'ARMATURE DU BETON. COMPARAISON DES RESULTATS A CEUX PROPOSES PAR DIFFERENTS AUTEURS
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LA SITUATION ACTUELLE EST LIEE A L'EXTENSION DES CONSTRUCTIONS SUR SOLS DE MEDIOCRES CONSISTANCE ET AU BESOIN DE RECHERCHER LES SOLUTIONS LES PLUS ECONOMIQUES. ON A DONC ETE AMENE A ETUDIER AVEC LE PLUS DE PRECISION POSSIBLE LES DIFFERENTS FACTEURS ENTRANT DANS LA REALISATION DES OUVRAGES DE GENIE CIVIL. SI LES CARACTERISTIQUES DES STRUCTURES JOUENT UN ROLE IMPORTANT DANS CES ETUDES, C'EST ESSENTIELLEMENT SUR LE COMPORTEMENT DU SOL QUE LES DIFFERENTES ETUDES SONT GENERALEMENT PORTEES. CECI BIEN EVIDEMENT, DEPUIS LE DEBUT DE LA PHASE CONSTRUCTIVE JUSQU'A LA FIN DES TRAVAUX. LA METHODE DITE AUX ELEMENTS FINIS QUI PRESENTE L'AVANTAGE DE MODELISER LE COMPORTEMENT DU SOL, DEPUIS LE CHARGEMENT ELASTIQUE INITIAL JUSQU'A LA PHASE D'ECOULEMENT PLASTIQUE FINALE PREND UNE PLACE CONSTAMMENT GRANDISSANTE DANS CE DOMAINE DE SCIENCE DE L'INGENIEUR. C'EST PRECISEMENT DANS CE CONTEXTE QUE NOTRE TRAVAIL S'EST INSCRIT. POUR CELA, NOUS AVONS CONSTRUIT UN LOGICIEL DE CALCULS PAR ELEMENTS FINIS QUARTIQUES, UTILISANT UN SOLVEUR PROGRAMME A PARTIR D'UN NOUVEAU PROCEDE. BASE SUR UNE GESTION DYNAMIQUE DE LA MEMOIRE, NOTRE PROCEDE A PERMIS UNE UTILISATION REALISTE DE L'OUTIL MICRO-INFORMATIQUE POUR LES OUVRAGES CALCULES: MUR DE SOUTENEMENT, FONDATION SUPERFICIELLE ET ESSAI PRESSIOMETRIQUE. CET APPORT CONSTITUE AVEC LE MODELE DE COMPORTEMENT MCK IMPLANTE L'ASPECT NOUVEAU ET ORIGINAL DU TRAVAIL. CETTE RHEOLOGIE TYPE ELASTOPLASTIQUE A DEUX MECANISMES D'ECROUISSAGE (UN EN COMPRESSION ET UN EN CISAILLEMENT) UTILISE DES PARAMETRES DE NATURE EXCLUSIVEMENT PHYSIQUE COMMUNEMENT CONNUS PAR LES PRATICIENS GEOTECHNICIENS
Author: Hugues Vincent Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Pour l'évaluation de la résistance ultime des ouvrages l'ingénieur de génie civil fait appel à différentes méthodes plus ou moins empiriques, dont de nombreuses manuelles, du fait de la lourdeur excessive des méthodes par éléments finis non-linéaires mises en œuvre dans les logiciels de calcul à sa disposition. Le calcul à la rupture, théorisé par J. Salençon, indique la voie de méthodes rigoureuses, tout à fait adaptées à cette problématique, mais dont la mise en œuvre systématique dans un logiciel a longtemps buté sur l'absence de méthodes numériques efficaces. Ce verrou de mathématique numérique a été levé récemment (Algorithme de point intérieur).Dans ce contexte l'objectif de la présente thèse est de mettre au point les méthodes permettant d'analyser, au moyen du calcul à la rupture, la capacité ultime d'éléments en béton armé tridimensionnels. Les deux approches du calcul à la rupture, que sont les approches statique et cinématiques, seront mises en œuvre numériquement sous la forme d'un problème d'optimisation résolu à l'aide d'un solveur mathématique dans le cadre de la programmation semi définie positive (SDP).Une large partie du travail sera consacré à la modélisation des différents matériaux constituant le béton armé. Le choix du critère pour modéliser la résistance du béton sera discuté, tout comme la méthode pour prendre en compte le renforcement. La méthode d'homogénéisation sera utilisée dans le cas de renforcement périodique et une adaptation de cette méthode sera utilisée dans le cas de renforts isolés. Enfin, les capacités et le potentiel de l'outil développé et mis en œuvre au cours de cette thèse seront exposés au travers d'exemples d'application sur des structures massives.
Author: Jacky Mazars Publisher: ISTE Group ISBN: 1784058165 Category : Science Languages : fr Pages : 306
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La maîtrise de l’endommagement et de la fissuration du béton est indispensable pour garantir la fiabilité et la durabilité des structures de génie civil. Théorique et pratique, cet ouvrage présente une approche complète de ces problématiques en proposant des modèles et des stratégies de modélisations numériques traités dans un esprit de simplification et d’efficacité. Une grande variété d’applications issues de programmes de recherche et d’applications pour l’ingénierie est proposée. Elle couvre de nombreuses situations telles que le comportement monotone ou cyclique, la réponse sismique, la description des situations de dynamique rapide, ou encore les effets dus à la maturation du béton au jeune âge dans les structures massives. Endommagement et fissuration des structures en béton est destiné aux étudiants, aux ingénieurs et chercheurs en mécanique des matériaux et des structures et plus généralement à l’ingénierie du génie civil. De nombreux exercices détaillés sont proposés pour appréhender les techniques de modélisation et de calcul.
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ELABORATION D'UN CODE D'ELEMENTS FINIS POUR LE CALCUL DES STRUCTURES PLANES EN BETON ARME SOUS CHARGES MONOTONES, AVEC REPRESENTATION "REPARTIE" (ARMATURES ET FISSURES). LE BETON EST CONSIDERE COMME UN MATERIAU ELASTOPLASTIQUE EN COMPRESSION AVEC LOI D'ECOULEMENT NON-ASSOCIEE, ET ELASTIQUE FRAGILE EN TRACTION; L'ACIER COMME ELASTIQUE PARFAITEMENT PLASTIQUE. NON-LINEARITE REVERSIBLE POUR L'ADHERENCE ACIER-BETON ET L'ENGRENEMENT, LINEARITE POUR L'EFFET DE GOUJON. STRATEGIE DE RESOLUTION POUR SUIVRE LES FISSURATIONS UNE PAR UNE. COMPARAISON PROMETTEUSES AVEC DONNEES EXPERIMENTALES
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Nous appelons structure tout assemblage de pièces, destiné à supporter un chargement, à transmettre des efforts. De ce fait, une construction quelconque est toujours réalisée autour d'une structure, e.g. une machine, un véhicule, un avion, un vaisseau spatial, un navire, un pont, un bâtiment, etc. La Mécanique des Structures a pour objet essentiel l'étude du cheminement des efforts dans les pièces, des interactions entre ces pièces, des contraintes et déformations autour de chaque point, des vibrations qui peuvent prendre naissance, des ruptures possibles, etc. Cela peut être résumé en disant qu'elle étudie la réponse de la structure aux différentes sollicitations appliquées, et ceci, en fonction de la géométrie des pièces constituantes, des propriétés mécaniques des matériaux, des liaisons, des chargements imposés. Avec le développement des ordinateurs, la Méthode des Eléments Finis reste la méthode la plus puissante pour résoudre les problèmes de la Mécanique des Structures et des Matériaux. Elle consiste à discréditer la pièce, ou la structure étudiée, en un nombre fini d'éléments sur lesquels on privilégie quelques points, appelés Noeuds, où les forces et les déplacements sont calculés. Dans ce livre, les étapes du passage du continu au discret sont exposées en commençant par des structures simples (treillis et portiques), pour aller aux objets tridimensionnels, aux problèmes de vibrations, de contraintes thermiques et de matériaux composites. La deuxième partie de ce livre permet au lecteur de résoudre toute une gamme de problèmes, par l'analyse et par la M.E.F., pour comparer la proximité des résultats obtenus
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Le béton est un des matériaux de construction les plus répandus dans le monde. Cependant, dans de nombreux secteurs industriels, il est de plus en plus courant d'étudier les marges de sécurité d'un ouvrage vis à vis de sollicitations. Il devient important de prédire le mode de ruine de l'ouvrage. De nombreux travaux ont déjà été réalisés dans le monde sur ce sujet, conduisant à des modèles opérationnels dans des codes de calcul par éléments finis. Néanmoins, des difficultés subsistent, liées principalement à la fissuration du béton. Ces difficultés se traduisent par des problèmes ouverts concernant la localisation, l'initiation et la propagation des fissures. Le travail de thèse explore deux possibilités d'amélioration des méthodes de simulation numérique de propagation des fissures. La première possibilité d'amélioration concerne l'utilisation de la méthode des éléments finis étendus, XFEM (eXtended Finite Element Method). Une modélisation du comportement mécanique de fissure est introduite et conduit à une description de la propagation de fissure d'un élément à un autre. La deuxième possibilité est basée sur la mécanique de l'endommagement. Dans le cadre de la modélisation de l'endommagement de type standard généralisé, le phénomène de localisation a été étudié numériquement pour des comportements divers : endommagement visqueux ou fragile. Ces comportements sont décrits dans le même esprit que les lois de la visco-élasticité ou de la visco-plasticité ou de la plasticité classiques, à partir d'une interprétation thermodynamique générale. En particulier, les lois à gradient de l'endommagement sont aussi considérées en liaison avec des résultats récents de la littérature. Il est bien connu qu'un modèle à gradient permet d'interpréter les effets d'échelle des structures sous chargement mécanique. Il joue aussi un rôle intéressant dans les effets de localisation de la déformation
Author: Thomas Gmür Publisher: EPFL Press ISBN: 288074461X Category : Finite element method Languages : fr Pages : 266
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Une étape primordiale dans la conception et l'optimisation des structures complexes est l'établissement d'un modèle numérique de base, affiné successivement par des essais expérimentaux pour être finalement validé. Cette phase de modélisation, essentielle pour une compréhension future du comportement du système sous différentes sollicitations, suppose le recours à un outil d'analyse numérique performant et maîtrisable, s'appuyant généralement sur la méthode des éléments finis. Cet ouvrage a pour dessein d'exposer les fondements de la méthode des éléments finis et de montrer les qualités - mais aussi les limites - de ce procédé qui constitue à l'heure actuelle la technique la plus répandue de discrétisation spatiale. Son originalité réside dans l'analyse méthodique des problèmes elliptiques du second ordre monodimensionnels, bidimensionnels à variable d'état scalaire et tridimensionnels à variable d'état vectorielle, depuis leur formulation forte classique jusqu'à l'approche locale par la méthode des éléments finis. Mathématiquement rigoureux sans sacrifier les aspects pratiques, l'ouvrage passe systématiquement en revue les formes intégrale, faible et discrète des classes de problèmes couramment rencontrés en mécanique appliquée pour aboutir à une élaboration unifiée d'un modèle d'éléments finis. Comme en témoignent les nombreux exemples et exercices simples qui jalonnent l'exposé, le livre s'adresse en priorité aux étudiants de début de deuxième cycle. Bien que conçu à la base comme support d'enseignement, il est aussi destiné aux chercheurs et ingénieurs praticiens qui désirent s'initier à la méthode des éléments finis.
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Les bases essentielles du développement des codes de construction des bâtiments se fondent sur l'analyse du comportement des structures et/ou d'éléments constitutifs testés en laboratoire. La puissance en constante évolution des ordinateurs permet de mettre en oeuvre des modélisations numériques plus ou moins fines (approches locales, semi-globales de type poutre multifibres ou globales) susceptibles de cerner convenablement les différents modes de déformations, et qui doivent permettre in-fine de guider la conception et d'optimiser l'expérimentation. Ce travail concerne l'élaboration d'un modèle global de poutre basé sur la théorie de la plasticité, visant la simulation du comportement non linéaire des portiques en béton armé sous sollicitations monotones et cycliques à flexion prédominante. Le modèle proposé est intégré dans le code de calcul par éléments finis CASTEM2000 du CEA. Dans un premier temps, l'étude du comportement expérimental des portiques BA permet d'identifier différents mécanismes de déformations parfois fortement interdépendants dés le stade monotone du chargement. Les phénomènes observés ont été abordés par différentes techniques de modélisation dont l'analyse nous amène à considérer une approche globale basée sur la théorie de la plasticité et en complémentarité avec une approche semi-globale. Le modèle global de section proposé est caractérisé par une seule surface seuil exprimée en variables généralisées (N, My, Mz), par une règle d'écrouissage cinématique non linéaire et une loi d'écoulement non-associée. Les hypothèses simplificatrices (cinématiques et matérielles) conservent toutefois la prédiction des phénomènes clés : fissuration du béton, plastification des aciers, dégradation de la raideur, dissipation cyclique. L'approche proposée offre par ailleurs la possibilité de considérer le couplage entre différents efforts généralisés. La confrontation des résultats du modèle à l'expérience ainsi qu'aux résultats issus de modélisations globales découplées, multifibres et locales, montre l'intérêt de l'approche proposée
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L'objectif de cette étude est le développement d'un code de calcul des structures bi-dimensionnelles fissurées en utilisant la méthode des équations intégrales. La discrétisation de la frontière du domaine est réalisée à l'aide d'éléments linéaires sur lesquels on effectue des intégrations analytiques. Une méthode de discrétisation adaptative au voisinage du fond de fissure est presentée; elle permet de juxtaposer des éléments quadratiques spéciaux et des éléments linéaires en optimisant la longueur de ceux-ci afin de diminuer le nombre de degrés de liberté et d'améliorer la précision des calculs. L'utilisation des éléments spéciaux permet le calcul de l'ouverture de fissure et des facteurs d'intensité des contraintes par des analyses limites en contraintes ou en déplacements. Il est également possible de déterminer ces facteurs en utilisant l'intégrale de RICE. L'étude des modes mixtes de fissuration est réalisée à l'aide d'une technique de sous structuration; on peut ainsi déterminer l'angle de déviation de fissure. Afin d'effectuer le couplage entre la méthode des équations intégrales et la méthode des éléments finis, il est proposé une méthode de prise en compte des discontinuités apparaissant en fond de fissure permettant de construire une matrice de rigidité équivalente à la structure. Il est proposé enfin deux extensions aux possibilités du code de calcul : l'une est la prise en compte des phénomènes de plasticité, l'autre est l'étude des panneaux raidis. Différents exemples numériques permettent de valider le code de calcul, on trouvera notamment une comparaison avec des résultats d'essais et une étude sur les possibilités de corrections plastiques.
Author: Maurice Lemaire
Author: Maurice Lemaire
Author: JAMEL.. KHLIF
Author: Hugues Vincent
Author: Jacky Mazars
Author: CLEARCHOS.. FRANTZESKAKIS
Author: Serge Laroze
Author: Truong-Giang Nguyen
Author: Thomas Gmür
Author: Garéguine Broutian
Author: Hervé Wargnier