Modélisation du comportement non-linéaire des poutres mixtes acier-béton avec prise en compte des effets différés PDF Download
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Book Description
Le travail présenté dans ce mémoire porte sur le comportement des poutres mixtes avec interaction partielle. L'objectif de ce travail est de développer des outils de simulation numérique, capable de prédire le comportement instantané et différé des poutres mixtes acier-béton. La première partie est consacrée à la modélisation du comportement élastique linéaire des poutres mixtes en considérant deux modèles de connexion à l'interface: connexion discrète et connexion continue. Un élément fini avec matrice de raideur "exacte" est développé pour les deux modèles de connexion qui permet une analyse critique de la modélisation de la connexion. Dans la deuxième partie, le comportement différé du béton (fluage et retrait) est abordé à l'aide d'un modèle viscoélastique linéaire. Une solution semi-analytique originale est proposée pour les deux modèles de connexion. Ces solutions permettent d'analyser le comportement au cours du temps des poutres mixtes et d'évaluer les performances des méthodes classiques à un pas. La troisième partie est consacrée à la modélisation du comportement non-linéaire des constituants de la poutre mixte (acier, béton et connecteur). Un modèle élastoplastique avec endommagement permettant de prendre en compte la dégradation du béton est proposé. La quatrième partie est dédiée au développement de trois formulations élément fini (déplacement, équilibre, mixte) afin de simuler le comportement non-linéaire des poutres mixtes. Pour les formulations "équilibre" et "mixte", un algorithme de calcul original est proposé permettant de prendre en compte une charge répartie. Enfin, dans la dernière partie, nous proposons, en première approche, un modèle viscoélastique/plastique pour simuler l'interaction entre les effets différés et la fissuration du béton.
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Le travail présenté dans ce mémoire porte sur le comportement des poutres mixtes avec interaction partielle. L'objectif de ce travail est de développer des outils de simulation numérique, capable de prédire le comportement instantané et différé des poutres mixtes acier-béton. La première partie est consacrée à la modélisation du comportement élastique linéaire des poutres mixtes en considérant deux modèles de connexion à l'interface: connexion discrète et connexion continue. Un élément fini avec matrice de raideur "exacte" est développé pour les deux modèles de connexion qui permet une analyse critique de la modélisation de la connexion. Dans la deuxième partie, le comportement différé du béton (fluage et retrait) est abordé à l'aide d'un modèle viscoélastique linéaire. Une solution semi-analytique originale est proposée pour les deux modèles de connexion. Ces solutions permettent d'analyser le comportement au cours du temps des poutres mixtes et d'évaluer les performances des méthodes classiques à un pas. La troisième partie est consacrée à la modélisation du comportement non-linéaire des constituants de la poutre mixte (acier, béton et connecteur). Un modèle élastoplastique avec endommagement permettant de prendre en compte la dégradation du béton est proposé. La quatrième partie est dédiée au développement de trois formulations élément fini (déplacement, équilibre, mixte) afin de simuler le comportement non-linéaire des poutres mixtes. Pour les formulations "équilibre" et "mixte", un algorithme de calcul original est proposé permettant de prendre en compte une charge répartie. Enfin, dans la dernière partie, nous proposons, en première approche, un modèle viscoélastique/plastique pour simuler l'interaction entre les effets différés et la fissuration du béton.
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CETTE ETUDE A POUR OBJECTIF DE PREPARER UN MODELE DE CALCUL NON LINEAIRE JUSQU'A LA RUINE DES POUTRES MIXTES ACIER-BETON AVEC UN SYSTEME DE PRECONTRAINTE EXTERIEURE. LE MODELE EST APPLICABLE AUX POUTRES ISOSTATIQUES ET HYPERSTATIQUES ET QUI TIENT COMPTE DES ASPECTS PROPRES D'UNE PART A LA POUTRE ET AUX MATERIAUX LA CONSTITUANT: UNE NON LINEARITE MECANIQUE CARACTERISEE PAR LE COMPORTEMENT NON LINEAIRE DU BETON ET DE L'ACIER DU PROFILE ET UNE NON LINEARITE GEOMETRIQUE CARACTERISEE PAR LES EFFETS DE SECOND ORDRE DUS AUX DEPLACEMENTS DE LA POUTRE, ET D'AUTRE PART AUX CABLES EXTERIEURS: LA VARIATION DE TENSION LIEE AUX DEFORMATIONS DE LA POUTRE ET LE GLISSEMENT SUR LES DEVIATEURS. PLUSIEURS EXEMPLES ONT ETE TRAITES A L'AIDE DE CE MODELE. ENSUITE, ON PROPOSE UNE APPROCHE ANALYTIQUE DU PROBLEME, A L'ETAT LIMITE DE SERVICE ET A L'ETAT LIMITE ULTIME, DONT LA PRECISION A ETE COMPAREE AUX RESULTATS PLUS RIGOUREUX DU MODELE NUMERIQUE. LES FORMULES ANALYTIQUES ONT ETE ETABLIES DANS UN CADRE ASSEZ GENERAL. PARMI LES POINTS ORIGINAUX DU MODELE, ON INDIQUE COMMENT LA PRECONTRAINTE EXTERIEURE PEUT ETRE CONCENTREE ET RAMENEE, A L'AIDE DE TORSEURS EQUIVALENTS, LE LONG DE LA FIBRE MOYENNE DE LA POUTRE, ET COMMENT LA POSITION DES DEVIATEURS DOIT ETRE ACTUALISEE PROGRESSIVEMENT AU COURS DE LA DEFORMATION DE LA POUTRE AFIN DE CALCULER LA SURTENSION DES CABLES
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Le travail presente dans ce livre porte sur le comportement des poutres mixtes avec interaction partielle. L'objectif est de developper un outil numerique, capable de predire le comportement instantane et differe des poutres mixtes. La premiere partie est consacree a la modelisation du comportement elastique lineaire des poutres mixtes en considerant deux modeles de connexion a l'interface: connexion discrete et connexion continue. Dans la deuxieme partie, le comportement differe du beton est aborde a l'aide d'un modele viscoelastique lineaire. Une solution semi-analytique originale est proposee pour les deux modeles de connexion. La troisieme partie est consacree a la modelisation du comportement non-lineaire des constituants de la poutre mixte. Un modele elastoplastique avec endommagement permettant de prendre en compte la degradation du beton est propose. La quatrieme partie est dediee au developpement de trois types d'element fini pour des poutres mixtes avec interaction partielle: deplacement, equilibre et mixte. Enfin, dans la derniere partie, un modele viscoelastique/plastique est developpe pour simuler l'interaction entre les effets differes et la fissuration du beton."
Author: Jan Bujnak Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 181
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Deux types de modèles applicables à l'analyse globale de poutres mixtes acier béton sont présentés et analysés dans le mémoire de thèse. Le modèle analytique, basé sur la théorie élastique des poutres, permet le calcul du glissement et de son influence sur les flèches de poutres mixtes simples et continues. Le comportement non linéaire de la poutre mixte est étudié au moyen d'une modélisation par éléments finis. Une formulation par éléments de coque est utilisée pour représenter la dalle et la poutre métallique. La connextion est formulée par des éléments de poutre courts. Le modèle éléments finis tridimensionnel est validé par la confrontation à des résultats expérimentaux de différentes sources. Il s'avère être efficace pour représenter l'influence du glissement et de la fissuration du béton sur la raideur de la poutre mixte. Des exemples numériques illustrent l'application des modèles à l'analyse globale de poutres simples, continues et planchers mixtes
Author: HUA. XU JI Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 321
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LA THESE PRESENTE DANS LE DETAIL UN MODELE DE CALCUL POUR LES POUTRES MIXTES ACIER-BETON BASE SUR LA METHODE DES ELEMENTS FINIS, PERMETTANT DE PRENDRE EN COMPTE DANS UN CADRE DE FORMULATION CLASSIQUE LE PHENOMENE DE SEMI-CONTINUITE DANS CERTAINES SECTIONS (PAR EXEMPLE DU AU VOILEMENT LOCAL) AINSI QUE LE PHENOMENE DE GLISSEMENT A L'INTERFACE ACIER-BETON (NOTAMMENT EN PRESENCE D'UNE CONNEXION PARTIELLE). APRES UN PREMIER CHAPITRE BIBLIOGRAPHIQUE PERMETTANT DE SITUER LA PRESENTE ETUDE PAR RAPPORT A D'AUTRES APPROCHES DE LA LITTERATURE, LA DEUXIEME PARTIE DE L'EXPOSE, A CARACTERE THEORIQUE, CONSISTE A DEVELOPPER ET A JUSTIFIER 3 TYPES D'ELEMENT FINI: UN ELEMENT DE POUTRE MIXTE NON CONNECTE A COMPORTEMENT ELASTOPLASTIQUE, UN ELEMENT DE CONNEXION (PONCTUEL OU REPARTI) A RIGIDITE VARIABLE, ET UN ELEMENT DE LIAISON SEMI-CONTINUE ASSEZ ORIGINAL FAISANT INTERVENIR TROIS NIVEAUX DE RIGIDITE. LA TROISIEME PARTIE EST CONSACREE A L'ETUDE DE DIFFERENTES POUTRES MIXTES DE FACON A METTRE EN EVIDENCE L'EFFICACITE DE CE NOUVEAU MODELE, NOTAMMENT EN PRESENCE D'UN PHENOMENE DE VOILEMENT LOCAL AU NIVEAU D'UN APPUI INTERMEDIAIRE ; DANS CETTE OPTIQUE, LES RESULTATS OBTENUS SONT SYSTEMATIQUEMENT CONFRONTES, A DES DONNEES EXPERIMENTALES ISSUS DU LABORATOIRE DE STRUCTURES DE L'I.N.S.A. DE RENNES. ENFIN LA DERNIERE PARTIE PORTE SUR PLUSIEURS ETUDES PARAMETRIQUES QUI ONT ETE ENTREPRISES POUR EXAMINER LA VALIDITE DES METHODES DE DIMENSIONNEMENT SIMPLIFIEES DE L'EUROCODE 4, NOTAMMENT EN CE QUI CONCERNE L'ANALYSE GLOBALE DES POUTRES CONTINUES (COEFFICIENTS DE REDISTRIBUTION DES MOMENTS, DUCTILITE DES CONNECTEURS, DISSYMETRIE DES TRAVEES, AMPLITUDE DES FLECHES, STIFFENING EFFECT DANS LE BETON FISSURE, ETC.). UNE PARTIE DE CETTE ETUDE EST EGALEMENT CONSACREE A LA SIMULATION DU COMPORTEMENT DES ASSEMBLAGES MIXTES DE TYPE POUTRE MIXTE POTEAU METALLIQUE, EN RELATION AVEC DES ETUDES EXPERIMENTALES EN COURS DE REALISATION AU LABORATOIRE, ET VISANT A CARACTERISER AU MIEUX LA COURBE MOMENT-ROTATION DE L'ASSEMBLAGE MIXTE
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CE TRAVAIL EST CONSACRE PRINCIPALEMENT A LA MODELISATION NUMERIQUE DES POUTRES ET PORTIQUES MIXTES ACIER-BETON AVEC LA PRISE EN COMPTE DES EFFETS DU GLISSEMENT A L'INTERFACE ACIER-BETON ET DU SECOND ORDRE GEOMETRIQUE EN PRESENCE D'UN CHAMP DE TEMPERATURES EVOLUANT DE MANIERE QUELCONQUE. DEUX MODELES NUMERIQUES ONT ETE MIS AU POINT AU COURS DE CE TRAVAIL, DONT LE PREMIER EST BASE SUR LA METHODE DES MATRICES DE TRANSFERT ET LE DEUXIEME, PLUS GENERAL, PAR ELEMENTS FINIS, EST APPLICABLE NON SEULEMENT AUX POUTRES MIXTES MAIS AUSSI AUX PORTIQUES MIXTES RIGIDES OU SOUPLES AVEC UN CHAMP DE TEMPERATURES QUELCONQUE. LA CONFRONTATION DES MODELES, D'UNE PART AVEC D'AUTRES MODELES NUMERIQUES EXISTANTS, D'AUTRES PART AVEC DES EXPERIENCES REALISEES AU CTICM, EN FRANCE, SUR DES POUTRES MIXTES OU A L'ETRANGER SUR DES PORTIQUES MIXTES SOUMIS A L'INCENDIE MONTRE UNE BONNE CONFORMITE DANS LES DIFFERENTS DOMAINES D'APPLICATION DES MODELES. PAR AILLEURS, ON ILLUSTRE, DE MANIERE APPROFONDIE, LES EFFETS DE CERTAINS PARAMETRES SUR LE COMPORTEMENT DES STRUCTURES MIXTES TANT A TEMPERATURE ORDINAIRE QU'AUX TEMPERATURES ELEVEES. UNE METHODE SIMPLIFIEE DE L'EUROCODE 4, AVEC REDISTRIBUTION DES MOMENTS A PARTIR D'UNE ANALYSE GLOBALE ELASTIQUE, POUR DES PORTIQUES MIXTES CONTREVENTES DE CLASSE 1, EST EGALEMENT EXAMINEE. ENFIN, UNE PARTIE DU TRAVAIL PORTE SUR DE L'EXPERIMENTATION AFIN DE DETERMINER UNE LOI DE COMPORTEMENT AU CISAILLEMENT DES CONNECTEURS DE TYPE GOUJON A DES TEMPERATURES ELEVEES. LA LOI DE COMPORTEMENT, ETABLIE A PARTIR DES RESULTATS DES ESSAIS PUSH-OUT, N'A PAS ETE MISE EN CAUSE LORS DE L'EXPERIMENTATION DES POUTRES MIXTES A L'INCENDIE
Author: Stéphanie Lydie Emma Buzon Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 437
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Cette thèse concerne les poutres mixtes constituées de profiles (acier, bois,...). Liés à une dalle de béton armé par le biais d'un dispositif de connexion quelconque. La modélisation du comportement instantané tient compte du gisement à l'interface profile-dalle ainsi que des armatures passives de la dalle. La modelisation du comportement à long terme tient compte du glissement à l'interface, du comportement différé du béton et de celui du matériau du profile le cas échéant par le biais de la formulation incrémentale de la vicoélasticité linéaire. Le modèle proposé a pour principal avantage d'exprimer les variables mécaniques à un pas de temps uniquement en fonction de celles du pas de temps précédent. La programmation de ce modèle a été vérifiée par le biais d'une comparaison numérique à la formulation intégrale programmée par d'autres auteurs. Les simulations du comportement instantané et du comportement à long terme ont été confrontées à des résultats d'essais. Les variables mécaniques de l'ingénierie (contraintes, déformations, flèches...) sont correctement évaluées, contrairement au glissement qui est systématiquement surestimé.
Author: Emmanuelle David Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 269
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Le collage de plaques métalliques sur des structures en béton armé (procédé l'Hermite) est une méthode de renforcement bien connue et simple à mettre en oeuvre. Insensibles à la corrosion, les matériaux composites représentent une alternative intéressante à l'acier. Après avoir évoqué les causes de dégradation et de fissuration des ouvrages en béton armé, une étude bibliographique relative au renforcement par plaques en acier et en composite est présentée dans la première partie de ce travail. Il en ressort que des matériaux à base de fibres de carbone (CRFP) sont les mieux adaptés au renforcement des ouvrages. Dans la seconde partie de notre travail, est menée une étude expérimentale sur des poutres de 3 mètres renforcées ou réparées par collage de lamelles CRFP et soumises à une flexion quatre points. Le comportement fragile des éléments renforcés est mis en évidence et la ruine des poutres intervient par peeling-off. Une étude plus locale permet de comprendre le rôle du complexe de renforcement dans la transmission des efforts et le pontage de la fissure et permet de proposer des solutions technologiques destinées à retarder la ruine par peeling-off. Afin de prévoir le comportement des poutres renforcées, une méthode analytique basée sur les hypothèses de l'Eurocode2 est proposée et ses limites sont évoquées. Dans la dernière partie, une analyse non linéaire par éléments finis est réalisée à l'aide du logiciel français Castem2000. Les modèles utilisés pour les différents matériaux (béton, acier, lamelles CRFP) et pour les interfaces (liaison acier-béton, colle) sont présentés. Le modèle permet de simuler correctement le comportement d'une poutre renforcée par collage de CRFP et donne accès à des grandeurs difficilement mesurables (répartition des contraintes de cisaillement dans le béton et la colle). Un calcul prenant en compte l'effet d'un pré-endommagement est enfin effectué.
Author: Quang-Huy Nguyen
Author: Quang-Huy Nguyen
Author: WADII.. HAMADEH
Author: Quang Huy Nguyen
Author: Jan Bujnak
Author: HUA. XU JI
Author: BIN. ZHAO
Author: Stéphanie Lydie Emma Buzon
Author: Emmanuelle David
Author: José Janss
Author: Eugène Piraprez