Stratégie de modélisation numérique du béton armé fissuré en contexte de dimensionnement ou de vérification des grands ouvrages de génie civil PDF Download
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Author: Daniela Vo Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 238
Book Description
Les réactions de gonflement interne (RGI) telles que la réaction alcali-granulat (RAG) ou la réaction sulfatique interne (RSI) sont des pathologies sévères du béton. Elles induisent la création d'un produit de nature expansive dans la porosité du béton. L'expansion, induite par le développement d'une pression de gonflement interne, peut mener à d'importants endommagements du béton, pouvant remettre en cause la stabilité des structures atteintes. L'évaluation de l'état de telles structures constitue donc une réelle nécessité pour les personnes en charge de la gestion de ces ouvrages. La modélisation numérique permet de répondre de manière adaptée à une telle nécessité. Afin d'obtenir des motifs de fissuration corrects et cohérents, les modélisations de structures armées différencient généralement le maillage du béton et celui des armatures. Néanmoins pour les ouvrages de type massifs, et du fait de leur forte densité de ferraillage, cette différenciation peut induire d'importantes complexités numériques (définition du maillage, temps de calcul important à cause du nombre important d'éléments finis, concentrations de contraintes...). Afin de limiter ces biais numériques liés au maillage des armatures, l'utilisation de modèles de béton armé dit homogénéisés peut être préconisée. Dans ces types d'approches, les armatures ne sont plus différenciées du béton et le matériau est considéré dans son ensemble comme un matériau homogène de béton armé. Dans ces travaux, et afin de considérer les RGI, un modèle de béton armé homogénéisé est utilisé et est couplé avec un modèle poromécanique. Ainsi, le premier but de cette étude est de s'assurer de la compatibilité et de la stabilité des hypothèses de ces modèles afin de valider leurs usages dans le cadre de recalcul d'ouvrages endommagés. Le modèle et ses évolutions sont présentés et discutés avant d'être validés sur des structures de laboratoire. Cette approche a notamment permis de retrouver l'anisotropie induite par différents ratios d'armature, au niveau du gonflement ainsi que des endommagements obtenus sur des éprouvettes plus ou moins armées. De plus, la stabilité du modèle vis-à-vis des éléments finis a été étudié et validée sur des poutres de laboratoire. A la suite de ce processus de validation, le modèle a été appliqué sur un ouvrage massif. La méthodologie d'étude pour un tel usage a été définie et a permis de reproduire de manière satisfaisante les déplacements relevés sur l'ouvrage.
Author: Daniela Vo Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 238
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Les réactions de gonflement interne (RGI) telles que la réaction alcali-granulat (RAG) ou la réaction sulfatique interne (RSI) sont des pathologies sévères du béton. Elles induisent la création d'un produit de nature expansive dans la porosité du béton. L'expansion, induite par le développement d'une pression de gonflement interne, peut mener à d'importants endommagements du béton, pouvant remettre en cause la stabilité des structures atteintes. L'évaluation de l'état de telles structures constitue donc une réelle nécessité pour les personnes en charge de la gestion de ces ouvrages. La modélisation numérique permet de répondre de manière adaptée à une telle nécessité. Afin d'obtenir des motifs de fissuration corrects et cohérents, les modélisations de structures armées différencient généralement le maillage du béton et celui des armatures. Néanmoins pour les ouvrages de type massifs, et du fait de leur forte densité de ferraillage, cette différenciation peut induire d'importantes complexités numériques (définition du maillage, temps de calcul important à cause du nombre important d'éléments finis, concentrations de contraintes...). Afin de limiter ces biais numériques liés au maillage des armatures, l'utilisation de modèles de béton armé dit homogénéisés peut être préconisée. Dans ces types d'approches, les armatures ne sont plus différenciées du béton et le matériau est considéré dans son ensemble comme un matériau homogène de béton armé. Dans ces travaux, et afin de considérer les RGI, un modèle de béton armé homogénéisé est utilisé et est couplé avec un modèle poromécanique. Ainsi, le premier but de cette étude est de s'assurer de la compatibilité et de la stabilité des hypothèses de ces modèles afin de valider leurs usages dans le cadre de recalcul d'ouvrages endommagés. Le modèle et ses évolutions sont présentés et discutés avant d'être validés sur des structures de laboratoire. Cette approche a notamment permis de retrouver l'anisotropie induite par différents ratios d'armature, au niveau du gonflement ainsi que des endommagements obtenus sur des éprouvettes plus ou moins armées. De plus, la stabilité du modèle vis-à-vis des éléments finis a été étudié et validée sur des poutres de laboratoire. A la suite de ce processus de validation, le modèle a été appliqué sur un ouvrage massif. La méthodologie d'étude pour un tel usage a été définie et a permis de reproduire de manière satisfaisante les déplacements relevés sur l'ouvrage.
Book Description
Le but de ce travail est d'élaborer une modélisation numérique de la fissuration du béton en tenant compte de l'heterogeneite du matériau. On modélise de manière explicite cette heterogeneite vis-à-vis de la constitution et de l'apparition des fissures par des valeurs aléatoires, et décrit les micro- et macro fissures comme des discontinuités cinématiques. On aboutit a une modélisation, que l'on espère, objective donnant des résultats qui soient peu dépendant du maillage adopte. Ce modèle nous permet de décrire plus pertinemment le processus de fissuration du béton et de donner des informations précises concernant l'ouverture et la position des fissures, ce qui intéresse les ingénieurs du génie civil pour faire un diagnostic de l'état de l'ouvrage endommage. Les résultats numériques obtenus couvrent le domaine des structures en béton, béton arme et béton de fibres. Une grande série d'essais de traction directe a été réalisée sur trois types de bétons pour déterminer les fonctions de distribution de la résistance à la traction et du module d'young en fonction du volume de matériau. Cette étude nous a permis de proposer des expressions analytiques assez générales qui tentent d'accéder aux fonctions de distribution des résistances à la traction, a partir de la résistance en compression, pour n'importe quel type de béton
Author: Jacky Mazars Publisher: ISTE Group ISBN: 1784058165 Category : Science Languages : fr Pages : 306
Book Description
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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La caractérisation du comportement mécanique des structures en béton armé est un défi majeur, en particulier lorsque des sollicitations au-delà du niveau de dimensionnement sont considérées. Dans ce cas, des informations locales sur la fissuration du béton sont nécessaires pour évaluer la performance structurale. Cela est particulièrement observé dans le cas où les ouvrages de génie civil présentent des exigences d'étanchéité. La prise en compte de l'interaction entre le béton et les armatures en acier dans les simulations numériques joue un rôle important dans l'estimation réaliste du phénomène de fissuration. De plus, la dissipation d'énergie au sein de l'interface acier-béton constitue environ 15-20% de la dissipation matérielle totale dans les structures en béton armé [Huguet Aguilera, 2016]. Pour toutes ces raisons, une modélisation de cette interface se montre indispensable pour une reproduction numérique réaliste du comportement de ces structures. Les approches existantes de modélisation de l'interface acier-béton restent peu satisfaisantes principalement car elles demandent des temps de calcul élevés. Leur application à l'échelle d'un bâtiment industriel reste toujours fastidieuse (Phan et al., 2015) voire impossible. Le but de ce travail de thèse est de proposer des stratégies de modélisation de l'interface acier-béton ayant le coût numérique le plus bas possible et étant applicables à l'échelle de l'ouvrage. Pour cela, une approche multi-échelle est proposée. Cette approche consiste à définir un macro-élément capable de reproduire le comportement de l'acier et de l'interface acier-béton reliés au moyen d'une densité d'efforts d'adhérence. Le macro-élément de [Sahyouni et al., 2022] initialement développé pour lier une inclusion rigide à un domaine de sol qui l'entoure est développé et adapté à la problématique de l'interface acier-béton. Cette approche est intégrée dans des calculs de structures bidimensionnels (2D) et tridimensionnels (3D). En parallèle, une méthode de modélisation de l'interface dans le cadre d'éléments poutres inspirée des travaux de [Yousefi et al., 2020] et de [Abtahi et Li, 2023] est présentée. En particulier, les éléments poutres sont bien connus pour leur avantage de fournir des résultats numériques précis avec des temps de calcul raisonnables. Un enrichissement est introduit par rapport à des théories de poutre classiques avec le déplacement de l'acier défini comme un degré de liberté supplémentaire au niveau des nœuds. Une extension de cette approche vers des éléments plaques est réalisée. Les différentes techniques proposées dans ce travail sont utilisées pour modéliser des tests expérimentaux de caractérisation du comportement de l'interface. Des exemples structuraux de poutres en flexion trois et quatre points sont également modélisés. Les applications présentées démontrent la robustesse des approches proposées et leur capacité à reproduire le comportement expérimental d'éléments structuraux en béton armé.
Author: David Bouhjiti (El Mahdi) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Cette thèse porte sur le vieillissement des grands ouvrages en béton armé et précontraint dotés d'une fonction de confinement comme les bâtiments réacteurs des centrales nucléaires. Elle vise en particulier l'analyse probabiliste de l'évolution de leurs états de fissuration et de perméabilité dans le temps sous chargements Thermo-Hydro-Mécaniques (THM) simultanés et variables. L'étanchéité de telles structures est due à la faible perméabilité du béton mais reste conditionnée surtout par la maîtrise de la fissuration. Or, l'évolution de la perméabilité, l'apparition des fissures et leur propagation dépendent fortement de plusieurs aléas (les conditions de mise en œuvre, la variabilité spatio-temporelle des propriétés du béton et des chargements THM subis par la structure, etc.). Ainsi, la prise en compte de ces aléas dans les modèles numériques de vieillissement est une nécessité afin de permettre une meilleure évaluation de la performance de la structure dans son état présent et, surtout, permettre une prévision plus précise et plus fiable de son état futur. Pour y parvenir, cette thèse propose une stratégie globale de modélisation stochastique Thermo-Hydro-Mécanique avec post-traitement de la Fuite (THM-F), à l'échelle de Volumes Structurels Représentatifs, adaptée à la complexité du problème traité, au nombre important de paramètres THM-F intervenant dans les calculs et à son coût numérique. En particulier, les points suivants sont traités :(a) Modélisation du vieillissement tenant compte des effets de jeune âge : La modélisation des phénomènes de vieillissement est basée sur un modèle THM-F chaîné. En particulier, la modélisation proposée de la fissuration repose sur le couplage des lois d'échelle énergétique et des champs aléatoires autocorrélés selon une formulation locale, régularisée et vieillissante de l'endommagement. Cela permet une meilleure évaluation du risque de fissuration tant d'un point de vue qualitatif que quantitatif. Par conséquent, la prévision de l'étanchéité est aussi améliorée.(b) Identification des paramètres THM-F les plus influents : En appliquant une méthode d'analyse de sensibilité de type OFAT (One-Factor-At-a-Time) au modèle THM-F retenu, l'effet de la variabilité des différents paramètres en entrée sur la réponse numérique est quantifié. Cela permet de hiérarchiser les effets et de classifier les paramètres selon leur importance vis-à-vis du vieillissement (particulièrement en termes de fissuration et d'étanchéité).(c) Analyse de la propagation d'incertitudes THM-F : Des méthodes basées sur les surfaces de réponse (plans d'expérience adaptatifs, chaos polynomiaux) sont proposées pour construire des méta-modèles THM-F et analyser la propagation d'incertitudes moyennant un coût et une précision raisonnables. Étant donné la nature explicite des méta-modèles, la méthode de Monte Carlo est directement appliquée pour accéder à des fonctions de répartition, des indicateurs de sensibilité globaux et des analyses de fiabilité.L'applicabilité du modèle stochastique THM-F proposé aux grands ouvrages de confinement en béton armé et précontraint est évaluée en se basant sur la maquette VeRCoRs (enceinte de confinement à l'échelle 1 :3) selon des critères de représentativité physique du comportement et des mesures d'incertitudes simulés et de coût numérique.
Author: JOSE RAMON.. ORENGO Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
Book Description
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: Jean-François Dubé Publisher: Editions Universitaires Europeennes ISBN: 9783841798718 Category : Languages : de Pages : 100
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Les travaux presentes s'inscrivent dans le contexte de la determination de l'etat et de l'evolution de la degradation d'un ouvrage de grande taille. Il ne s'agit pas d'elaborer de nouveaux modeles de comportement mais des methodes pour utiliser au mieux les modeles existants. Aussi nous sommes amenes a developper des procedures pour identifier les parametres du modele utilise et pour simuler le comportement des ouvrages dans un delai raisonnable. Plusieurs pistes sont suivies: 1) choix d'une methode d'identification appropriee. Ce choix est effectue en testant differentes methodes classiques sur des exemples simples et representatifs des problemes rencontres, 2) application de l'identification sur des structures degradees et soumises a des sollicitations dynamiques, 3) pertinence de l'identification vis a vis des effets d'echelle. On montre notamment la pertinence du modele de comportement utilise pour decrire les phenomenes simules, 4) developpement et performance d'une methode de zoom pour decrire l'evolution de fissures localisees au sein d'une structure de grande taille.
Author: Thanh Song Phan Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Depuis plusieurs années, la société MATIERE développe un nouveau type de renforcement des structures en béton reposant sur l'utilisation d'aciers plats crantés en substitution des aciers ronds à haute adhérence habituellement utilisés. Ce travail entre dans le cadre du programme de Recherche - Développement des techniques couvertes par les brevets de M. Marcel MATIERE. L'intérêt de ces nouveaux aciers plats crantés réside principalement dans leur géométrie qui permet d'envisager de nouvelles dispositions constructives associées à un gain sur l'épaisseur de béton, notamment au niveau de l'enrobage. Ces aciers sont principalement destinés aux éléments de type dalle ou aux voiles minces où ils permettront de réaliser les économies de béton les plus significatives. Cependant, aucune norme ou règlement ne prend en compte, à ce jour, ces nouveaux aciers. Une étude scientifique validée, principalement basée sur la modélisation numérique, s'est avérée nécessaire pour d'une part modéliser et comprendre l'interaction entre l'acier plat et le béton et, d'autre part, pour justifier que les méthodes de calcul traditionnelles restent applicables à ce genre de renforcement. Dans le cadre de la problématique de la fissuration, une stratégie de modélisation reposant sur une approche probabiliste multi-échelles a été développée. Cette approche multi-échelles ne consiste pas à développer une modélisation qui inclut, dans son formalisme, toutes les échelles, depuis l'échelle très locale jusqu'à l'échelle globale (une structure complète), mais à développer une panoplie de modélisations qui apportent des informations pertinences à l'échelle d'analyse choisie. Quelle que soit l'échelle considérée, la modélisation est succeptible de donner des informations sur l'ouverture et l'espacement de fissures. L'aspect probabiliste est essentiellement lié à l'hétérogénéité du matériau béton. Les modèles développés permettent aussi de tenir compte des effets d'échelle, propres aux matériaux hétérogènes, qui jouent un rôle prépondérant dans le comportement des structures en béton. Le travail de recherche a donc consisté à développer des outils de modélisation du comportement d'interface en parfaite cohérence avec l'échelle de modélisation des phénomènes envisagés, notamment au regard des processus de fissuration des structures renforcées par aciers plats. La démarche scientifique s'est appuyée sur une identification des paramètres de la modélisation par analyse inverse effectuée sur la base de résultats d'essais expérimentaux réalisés sur de grands tirants en béton armé par aciers plats. Les outils de modélisation ont ensuite été validés sur des modélisations du comportement en flexion de poutres-dalles de grandes dimensions comparées à des résultats d'essais expérimentaux. L'ensemble des essais expérimentaux, nécessaires à cette étude, ont été réalisés par Polytech' Clermont à la demande de l'entreprise MATIERE.
Book Description
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: Daniela Vo
Author: Daniela Vo
Author: Wu Xuefeng
Author: Jacky Mazars
Author: Maryam Trad
Author: David Bouhjiti (El Mahdi)
Author: JOSE RAMON.. ORENGO
Author: Jean-François Dubé
Author: École polytechnique (Montréal, Québec). Département de génie civil. Section structures
Author: Thanh Song Phan
Author: JAMEL.. KHLIF