Modélisation de la rupture dans les structures en béton armé par des éléments finis poutres généralisées et multifibres PDF Download
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Author: Ibrahim Bitar Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Cette thèse, réalisée dans le cadre du projet national SINAPS@, a pour objectif de développer des éléments finis poutres généralisées et multifibres capables de modéliser le comportement d'une structure en béton armé jusqu'à la rupture. La formulation poutre élément fini Timoshenko introduite par (Caillerie, et al., 2015) est choisie comme point de départ. Cette formulation est libre de blocage en cisaillement et utilise des fonctions de forme d'ordre élevé pour interpoler les champs de déplacement transversal et de rotation. La formulation de (Caillerie et al., 2015) est tout d'abord comparée avec d'autres formulations éléments finis poutres existantes dans la littérature et validée par des calculs linéaires et non linéaires. Un enrichissement cinématique du champ de déplacement axial est proposé pour améliorer la capacité de l'élément à reproduire l'interaction entre l'effort axial et le moment de flexion. Afin de modéliser le comportement jusqu'à la rupture, la méthode des éléments finis intégrés est ensuite adoptée. Cette méthode consiste à enrichir la cinématique en introduisant une variable de discontinuité de déplacement pour reproduire la fissure. La technique est d'abord appliquée au niveau de la section puis au niveau des fibres et deux nouvelles formulations, une poutre Timoshenko généralisée et une poutre Timoshenko multifibres sont proposées. L'enrichissement cinématique du champ de déplacement permet à la fois de rendre la réponse globale d'une structure objective mais également de modéliser son comportement jusqu'à la rupture. La performance des nouveaux éléments est validée par des études numériques et par des comparaisons avec des résultats expérimentaux.
Author: Ibrahim Bitar Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Cette thèse, réalisée dans le cadre du projet national SINAPS@, a pour objectif de développer des éléments finis poutres généralisées et multifibres capables de modéliser le comportement d'une structure en béton armé jusqu'à la rupture. La formulation poutre élément fini Timoshenko introduite par (Caillerie, et al., 2015) est choisie comme point de départ. Cette formulation est libre de blocage en cisaillement et utilise des fonctions de forme d'ordre élevé pour interpoler les champs de déplacement transversal et de rotation. La formulation de (Caillerie et al., 2015) est tout d'abord comparée avec d'autres formulations éléments finis poutres existantes dans la littérature et validée par des calculs linéaires et non linéaires. Un enrichissement cinématique du champ de déplacement axial est proposé pour améliorer la capacité de l'élément à reproduire l'interaction entre l'effort axial et le moment de flexion. Afin de modéliser le comportement jusqu'à la rupture, la méthode des éléments finis intégrés est ensuite adoptée. Cette méthode consiste à enrichir la cinématique en introduisant une variable de discontinuité de déplacement pour reproduire la fissure. La technique est d'abord appliquée au niveau de la section puis au niveau des fibres et deux nouvelles formulations, une poutre Timoshenko généralisée et une poutre Timoshenko multifibres sont proposées. L'enrichissement cinématique du champ de déplacement permet à la fois de rendre la réponse globale d'une structure objective mais également de modéliser son comportement jusqu'à la rupture. La performance des nouveaux éléments est validée par des études numériques et par des comparaisons avec des résultats expérimentaux.
Author: Sophie Capdevielle Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Les travaux présentés dans cette thèse sont consacrés à l'enrichissement de la méthode de modélisation par éléments finis de type poutre multifibre. La méthode a fait ses preuves pour le calcul dynamique d'éléments de structures élancés, lorsque les contraintes normales prédominent. Toutefois, lorsque les contraintes de cisaillement sont prépondérantes, l'approximation de la cinématique utilisée par les éléments poutre n'est plus assez précise pour obtenir des résultats satisfaisants. L'objet de ces travaux de thèse est d'améliorer la méthode en créant un nouvel élément permettant de tenir compte du gauchissement des sections transversales dû au cisaillement. Ce développement est réalisé en deux étapes. Les éléments sont enrichis dans un premier temps par les déformations de gauchissement sous sollicitation de torsion. Le modèle de gauchissement est validé dans le domaine linéaire par confrontation aux résultats d'une modélisation numérique 3D. Après implémentation du gauchissement de torsion dans l'élément multifibre, des simulations numériques de poutres en torsion pure sont comparées à des résultats d'essais, permettant de valider le comportement des éléments poutre dans les domaines linéaire et non linéaire. Un modèle d'endommagement est utilisé pour le béton, et le gauchissement est mis à jour au fur et à mesure du calcul en tenant compte de l'évolution des propriétés matériau. L'étape suivante d'enrichissement est alors réalisée, avec l'élaboration d'un modèle de gauchissement complet sous toutes sollicitations de cisaillement, couplé au modèle d'endommagement. Une validation locale du profil de gauchissement élastique sous effort tranchant est effectuée par comparaison à la solution analytique, puis le profil de gauchissement sous sollicitations couplées de torsion et d'effort tranchant est validé par confrontation aux résultats d'une modélisation 3D. Outre la prise en compte du cisaillement par effort tranchant, la principale différence de cet enrichissement avec le modèle précédent est le calcul implicite du profil de gauchissement de la poutre au cours du calcul de structure. Les deux modèles développés sont comparés sur le comportement de poutres en torsion monotone, afin de quantifier l'impact de la méthode de calcul sur la précision des résultats et sur l'efficacité du calcul. Finalement, le modèle complet avec gauchissement est appliqué à la simulation sismique d'une structure. L'ensemble de ces cas-tests montre que l'enrichissement de la méthode par éléments finis multifibres est fonctionnel, avec des perspectives d'amélioration en ce qui concerne l'efficacité numérique notamment, et des perspectives intéressantes d'application.
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CE TRAVAIL EST DESTINE A METTRE AU POINT UNE METHODE DE DIMENSIONNEMENT A L'ETAT LIMITE ULTIME DES STRUCTURES EN BETON ARME FONDEE SUR LE CALCUL A LA RUPTURE. LA METHODE PROPOSE UNE ANALYSE BIDIMENSIONNELLE, EN CONTRAINTE PLANE, DANS LAQUELLE LES ARMATURES SONT REPRESENTEES COMME DES MILIEUX CONTINUS UNIDIMENSIONNELS PLONGES DANS LE BETON CONSIDERE COMME UN MILIEU CONTINU BIDIMENSIONNEL (MODELISATION MIXTE). APPLIQUANT LA METHODE A LA PRISE EN COMPTE DE L'EFFORT TRANCHANT DANS LE DIMENSIONNEMENT DES POUTRES EN FLEXION, ON PROPOSE DE MODELISER LE RENFORCEMENT TRANSVERSAL DES POUTRES PAR LA PROCEDURE D'HOMOGENEISATION EN CALCUL A LA RUPTURE, TOUT EN CONSERVANT UNE MODELISATION DISCRETE DES ARMATURES LONGITUDINALES. AYANT CHOISI DES CRITERES DE RESISTANCE SIMPLIFIES POUR LE BETON ET LES ARMATURES, ON MONTRE ENSUITE LES LIMITES D'UNE APPROCHE UNIDIMENSIONNELLE DU DIMENSIONNEMENT DES POUTRES PAR LE CALCUL A LA RUPTURE. ON DEVELOPPE DONC UNE APPROCHE NUMERIQUE FONDEE SUR LA PROGRAMMATION LINEAIRE DANS LE CADRE DE LA METHODE DES ELEMENTS FINIS. CETTE DERNIERE APPROCHE PERMET AINSI D'EVALUER L'INFLUENCE DE L'EFFORT TRANCHANT SUR LA RESISTANCE DES POUTRES ET DE DETERMINER LE DOMAINE DE VALIDITE DE L'APPROCHE UNIDIMENSIONNELLE PROPOSEE PRECEDEMMENT. LA MODELISATION ET L'APPROCHE NUMERIQUE SONT FINALEMENT VALIDEES PAR COMPARAISON AVEC DES RESULTATS EXPERIMENTAUX.
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Les structures de Génie Civil son fréquemment calculées comme monolithe. Cependant en pratique la plupart d'entre elles présentent des surface de reprise de bétonnage liées à leur mode d'exécution. Ces surfaces ont une grande influence sur le comportement des structures en sorte que des désordres, voire des ruptures peuvent se produire suivant ces discontinuités pré-existantes. L'étude entreprise a comporté des expérimentations et une modélisation numérique. Après l'examen de la bibliographie des phénomènes plus ou moins approchants, des essais sont exécutés pour une solution utilisée dans le développement d'un type de pont réalisé avec des éléments préfabriqués (poutres longitudinales précontraintes préfabriquées et prédalles constituant coffrage et ferraillage du hourdis supérieur coulé en place et supportant la surface de roulement). Dans l'état actuel des règlements les prédalles doivent être munies d' armatures de couture pour être prises en compte dans les calculs de flexion. Ces essais montrent qu'une prédalle sans couture et comportant des armatures longitidunales ancrées dans le béton de la dalle peut s'associer mécaniquement à celle-ci dans certaines limites. Les applications ont d'abord porté sur des éléments structuraux aux extrémités libres (planchers à prédalles, jonction âme de poutre-hourdis), donc favorables aux effets du cisaillement -glissement, permettant ainsi d'évaluer l'influence de certains paramètres. Pour les pièces non-armées à l'interface le comportement est monolithe tant que l'adhérence n'est pas rompue, au-delà ces éléments deviennent faibles et on assiste à un accroissement exagéré des flèches. La disposition d'une armature de couture améliore considérablement la tenue de ces pièces après rupture d'adhérence. Ceci est dû à la mobilisation d'un mécanisme de frottement rendu possible grâce à la compression apportée par la mise en traction des armatures de couture. Avec une bonne reprise le fonctionnement est satisfaisant, même si le monolithisme n'est pas toujours reconstitué. L'analyse par le calcul des essais réalisés confirme le monolithisme obtenu expérimentalement. Ce qui est prometteur pour le développement de ce type d'exécution et laisse espérer une bonne tenue des ouvrages existants. Sur chantier les conditions d'essais ne sont pas toujours réunies. Nous avons simulé une mauvaise adhérence (flaque d'eau, absence de propreté, ...) dans différentes zones de l'interface sur une longueur de 50cm. Un tel manque de précaution provoque une défaillance totale de la structure, ce qui montre q'un comportement structural théoriquement satisfaisant reste en réalité assujetti au mode d'exécution donc à la qualité du travail humain.
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.
Author: Hugues Vincent Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
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: JOSE RAMON.. ORENGO Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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ON DEVELOPPE DANS CE TRAVAIL UN MODELE DE COMPORTEMENT POUR LE BETON ARME CONCU POUR LE CALCUL DES STRUCTURES POUR ELEMENTS FINIS DANS LE CADRE DE COMPORTEMENT A COURT TERME ET SANS EFFETS DYNAMIQUES. LE COMPORTEMENT DU BETON ENTRE FISSURES EST MODELISE PAR UNE FORMULATION ELASTOPLASTIQUE AVEC PARAMETRES MULTIPLES D'ECROUISSAGE. LA FISSURATION EST INTRODUITE AU MOYEN DE LA FORMULATION DISTRIBUEE AVEC UN DIAGRAMME DE RADOUCISSEMENT QUI TIENT COMPTE DE L'ENERGIE DE RUPTURE ET LA GEOMETRIE DE L'ELEMENT FINI. ON OBTIENT AINSI L'OBJECTIVITE DES RESULTATS VIS-A-VIS DU MAILLAGE D'ELEMENTS FINI. ON INCORPORE A CETTE FORMULATION L'EFFET DE L'ARMATURE; ON PROPOSE UN MODELE POUR LE COMPORTEMENT DU BETON ARME: 1) LA LIAISON DE L'ARMATURE AVEC LE BETON ARME FISSURE INCORPORE L'EFFET DIT TENSION STIFFENING; 2) ON CONSIDERE L'EFFET DU GLISSEMENT ACIER BETON: L'ENERGIE CONSOMME PAR CE PROCESSUS EST CONSIDEREE DE FACON CONJOINTE AVEC L'ENERGIE DE RUPTURE EN TRACTION DANS LE DIAGRAMME DU RADOUCISSEMENT; 3) LE MODELE CONSIDERE AUSSI L'EFFET DE GOUJON ET PEUT INCLURE N'IMPORTE QUELLE LOI D'ENGRENEMENT POUR LA FISSURE; 4) LE MODELE PERMET UN NOMBRE QUELCONQUE DE DIRECTIONS DE FISSURES ET DE COUCHES D'ARMATURE. FINALEMENT ON MONTRE LES BONNES PERFORMANCES DU MODELE PAR COMPARAISON DE LEURS RESULTATS AVEC LES DONNEES EXPERIMENTALES SUR STRUCTURES PLANES EN BETON ARME
Author: Patrick Paultre Publisher: Presses inter Polytechnique ISBN: 2553015577 Category : Architecture Languages : fr Pages : 930
Book Description
L'ouvrage présente le calcul des structures en béton armé de manière complète et selon une méthode unifieée, partant des propriétés des matériaux, en passant par le dimensionnement des pièces simples pourfinirpar l'analyse et le dimensionnement des structures étagées.
Author: Ibrahim Bitar
Author: Ibrahim Bitar
Author: Meftah Fékri
Author: Sophie Capdevielle
Author: DANIEL.. AVERBUCH
Author: Nacer Takorabet
Author: Jacky Mazars
Author: Jean-Louis Batoz
Author: Hugues Vincent
Author: JOSE RAMON.. ORENGO
Author: Patrick Paultre