Modélisation de la fissuration des structures en béton soumises à des sollicitations sévères PDF Download
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Book Description
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
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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: 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: Joseph Tuset Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 232
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L'ETUDE A POUR BUT DE DEFINIR LES DIAGRAMMES CONTRAINTE-DEFORMATION EN COMPRESSION ET EN TRACTION DU BETON AFIN D'ETABLIR UNE METHODE DE CALCUL NON LINEAIRE DES ELEMENTS EN BETON ARME ET EN BETON PRECONTRAINT SOLLICITES EN FLEXION PURE. L'ORIGINALITE DE L'ETUDE RESIDE DANS LA PRISE EN COMPTE DANS LES CALCULS DE L'APPORT DE RESISTANCE DU BETON TENDU NON ENDOMMAGE. DANS LA PREMIERE PARTIE ON DETERMINE LES DIAGRAMMES CONTRAINTE-DEFORMATION DU BETON LORSQU'IL EST SOUMIS A DES SOLLICITATIONS MONOAXIALES DE COMPRESSION ET DE TRACTION ET A UNE SOLLICITATION EN FLEXION PURE. ELABORANT UNE METHODE DE CALCUL NON LINEAIRE FONDEE SUR LES DIAGRAMMES PROPOSES, ON COMPARE LES RESULTATS THEORIQUES A L'EXPERIMENTATION, POUR UNE POUTRE EN BETON NON ARME. DANS LA DEUXIEME PARTIE ON APPLIQUE CETTE METHODE DE CALCUL NON LINEAIRE AU CAS DE STRUCTURE EN BETON ARME ET EN BETON PRECONTRAINT. LES RESULTATS AINSI OBTENUS SONT COMPARES A L'EXPERIMENTATION D'UNE POUTRE ET DE SIX POUTRES-DALLES EN BETON ARME ET DE DEUX POUTRES-DALLES EN BETON PRECONTRAINT. LA METHODE PROPOSEE PERMET DE DETERMINER AVEC UNE BONNE PRECISION LA VALEUR DU MOMENT DE FISSURATION ET L'EVOLUTION DE LA FISSURATION EN COURS DE CHARGEMENT
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Dans une problématique d'analyse de la durabilité des structures en béton armé, la quantification de la localisation des déformations et des propriétés des fissures sont deux points clés. Ce travail présente une méthode permettant, dans le cadre de la mécanique des milieux continus, d'améliorer la description de l'évolution de la localisation des déformations. En se basant sur une approche continue du problème, l'évolution des nonlinéarités dans le béton est décrite au travers d'un modèle d'endommagement régularisé. Pour améliorer la description de la localisation des déformations, une modification de la méthode de régularisation nonlocale intégrale sur les variables internes est proposée. L'influence de l'état de contrainte sur les interactions nonlocales est introduite dans la régularisation, afin de prendre en compte la dégradation de la structure ainsi que l'influence des conditions aux limites sur les interactions nonlocales. Cette méthode, implantée dans le code aux éléments finis Cast3M, est validée sur différents cas tests analysant l'évolution des nonlinéarités de l'enclenchement de l'endommagement jusqu'à la rupture et permet notamment de résoudre des pathologies identifiées pour la méthode nonlocale originale. La comparaison avec des résultats expérimentaux montre également la capacité du modèle à décrire l'évolution de la fissuration dans une structure. Le modèle développé est ensuite utilisé pour analyser le comportement de structures en béton armé et sert de base pour introduire une description de la fissuration dans une modélisation simplifiée de type poutre multifibre. A partir de calcul 3D sur des éléments en béton armé utilisant le modèle développé, une loi uniaxiale est identifiée pour déterminer la fissuration dans une fibre en fonction de l'énergie dissipée par le modèle d'endommagement. Une comparaison avec des résultats expérimentaux est effectuée et montre la capacité de cette approche simplifiée à estimer la fissuration.
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LE COUPLE DE FISSURATION CONSTITUE LE SEUIL ENTRE DEUX PHASES DU COMPORTEMENT DE STRUCTURES EN BETON SOUS SOLLICITATIONS DE TORSION. SA VALEUR THEORIQUE PEUT ETRE APPREHENDEE PAR DIVERSES LOIS GLOBALES DE CISAILLEMENT QUI CONDUISENT A DES RESULTATS DISPERSES. RECHERCHE D'UNE CONTRIBUTION POUR LE CHOIX ENTRE CES LOIS PAR UNE ANALYSE PROBABILISTE DE L'EVALUATION DU COUPLE DE FISSURATION. LOIS PROPOSEES ACTUELLEMENT POUR DECRIRE LE COMPORTEMENT DU BETON EN TORSION PRENANT EN COMPTE UN COMPORTEMENT LINEAIRE OU NON AVANT FISSURATION. DEVELOPPEMENT D'UN APPROCHE PERMETTANT UN CHOIX RAISONNE ENTRE LES DIFFERENTES LOIS. UTILISATION DE CETTE METHODE A DES ESSAIS DE TORSION PURE DE POUTRES EN BETON, BETON ARME, BETON PRECONTRAINT
Author: Hélène Walter Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 196
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Un code de calcul par éléments finis en trois dimensions dédié à l'étude d'une ou plusieurs chevilles de fixation à expansion ancrées dans une dalle de béton et soumises à une sollicitation quelconque a été développé. Pour traiter efficacement le problème considéré, ce code, basé sur une formulation dynamique explicite, inclut les grandes déformations, le comportement élastoplastique des matériaux avec un module spécifique de fissuration du béton ainsi que la gestion du contact avec frottement entre plusieurs corps déformables. Un nouvel algorithme de contact tridimensionnel compatible avec les opérateurs d'intégration explicites et basé sur une méthode des multiplicateurs de Lagrange à incrément "avant" a été développé en conjonction avec le modèle" standard de frottement de Coulomb. Cet algorithme est efficace et intrinsèque et possède de nombreux avantages tels que la précision, la stabilité et une convergence rapide. Le comportement du béton en compression est supposé élastoplastique avec une surface de charge de type Drucker-Prager modifiée. Deux modèles d'endommagement du béton en tension basés sur une approche diffuse ("smeared crack approach") à fissures fixes et à fissures tournantes ont été développés. Afin d'éviter une dépendance pathologique de la solution vis à vis du maillage, la théorie de la bande de fissure, basée sur la mécanique de la rupture dont la paramètre fondamental de contrôle de propagation de fissure est l'énergie de rupture, est introduite. En plus des simulations classiques d'une chevielle ancrée dans un bloc de béton, des simulations originales de tests de cisaillement ou d'arrachement d'une ou deux fixations ancrées dans une même dalle de béton avec prise en compte des effets de bord ont été effectuées et ont permis de valider le logiciel développé.
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La simulation numerique du comportement des structures contenant des fissures stationnaires et soumises a des chargements dynamiques de natures sismiques represente un enjeu important, de plus, c'est un probleme complexe. C'est pour cette raison une nouvelle methode qui propose une alternative prometteuse et qui fait actuellement l'objet de nombreux travaux a ete apparu c'est la methode des elements finis etendus (X-FEM). Le principale avantage de cette methode est sa capacite de modelisation des fissures independamment du maillage a un temps de calcul reduit par rapport a la methode des elements finis classique. Cette methode a ete utilise dans ce travail afin d'evaluer le facteur d'intensite de contrainte dynamique, caracterisant la resistance a la rupture brutale des structures fissurees, en procedant a un couplage avec d'autres methode de calcul dynamique; une modale (moins couteuse et aussi precise qu'une methode de resolution directe) et l'autre modale spectrale (encore moins couteuse mais sensee un peu plus approximative). Cette derniere est tres employee en pratique d'ou l'interet d'evoquer son emploi pour les problemes de fissuration dans cette etude.
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Le beton est un des materiaux de construction les plus repandus dans le monde. Cependant, dans de nombreux secteurs industriels, il est de plus en plus courant d'etudier les marges de securite d'un ouvrage vis a vis de sollicitations. Il devient important de predire le mode de ruine de l'ouvrage. Neanmoins, il reste des difficultes liees principalement a la fissuration du beton. Ces difficultes se traduisent par des problemes ouverts concernant la localisation, l'initiation et la propagation des fissures. La premiere possibilite d'amelioration concerne l'utilisation de la methode des elements finis etendus. Une modelisation du comportement mecanique de cette fissure est introduite et conduit a une description de la propagation de fissure d'un element a un autre. La deuxieme possibilite est basee sur la mecanique de l'endommagement. Dans le cadre de la modelisation de l'endommagement de type standard generalise, le phenomene de localisation a ete etudie numeriquement pour des comportements divers: endommagement visqueux ou fragile. En particulier, les lois a gradient de l'endommagement sont aussi considerees en liaison avec des resultats recents de la litterature.
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: Truong-Giang Nguyen
Author: Truong-Giang Nguyen
Author: Jacky Mazars
Author: Joseph Tuset
Author: Cedric Giry
Author: Idriss Benslimane
Author: Hélène Walter
Author: Kheira Camellia Nehar
Author: Truong Giang Nguyen
Author: JOSE RAMON.. ORENGO
Author: École polytechnique (Montréal, Québec). Département de génie civil. Section structures