Approche mésoscopique du comportement du béton

European Journal of Environmental and Civil Engineering, 2008

This study concerns the identification of concrete behaviour under severe triaxial loadings (rock falls, explosions, ballistic impacts). In order to reproduce high stress levels with well controlled loading paths, static tests are carried out on concrete samples by means of a very high capacity triaxial press (stress levels of the order of the GigaPascal). In addition, it is known for a long time that the water/cement ratio (W/C), entering the concrete composition, is one of the major parameters conditioning the porosity and the strength of ...

Le Centre pour la Communication Scientifique Directe - HAL - INSU, 2015

Les modèles existants pour estimer le fluage du béton basés sur une modélisation rhéologique, supposent généralement que le béton est un matériau homogène. Par conséquent les incompatibilités de déformations entre la pâte de ciment et les granulats lorsque le béton est soumis à un chargement de type fluage ne peuvent pas être prise en compte alors qu'elles peuvent être à l'origine d'une microfissuration. Ces microfissures peuvent entrainer une diminution du module d'élasticité et de la résistance du béton, et une augmentation de la quantité de déformation par fluage sous le même niveau de chargement. Cette augmentation des déformations de fluage peut être considérée comme la source de non linéarités avec le niveau de contrainte. Pour étudier l'influence de ces microfissures, un modèle visco-élastique-endommageable a été adopté pour le calcul de fluage en utilisant une technique de maillage mésoscopique. Les résultats montrent qu'une part importante des non linéarités peut être expliquée par les microfissurations liées aux incompatibilités de déformations et que l'approche mésoscopique permet de reproduire fidèlement des essais de fluage jusqu'à la rupture. ABSTRACT. Existing models for estimating the creep of concrete based on rheological modelling, generally assume that concrete is an homogeneous material. Therefore, strains incompatibilities between the cement paste and aggregates when the concrete is subjected to a creep loading cannot be taken into account whereas they can generate microcracking. These microcracks may cause a decrease in the elasticity modulus and in the strength of concrete, and an increase in the amount of creep strains under the same loading level. This increase in creep strains can be considered as the source of nonlinearity with the stress level. To study the influence of these microcracks, a viscoelastic-damageable model has been adopted for the calculation of creep using a mesoscopic meshing approach. The results show that a significant proportion of non-linearity can be explained by the microcracks and that the mesoscopic approach allows to reproduce creep tests until failure.

2015

Les mécanismes de déformation et de détérioration du béton sont fortement influencés, d'une part, par l'hétérogénéité à l'échelle mésoscopique (agrégats et macropores) et, d'autre part, par la présence éventuelle d'eau libre à l'échelle microscopique au niveau des hydrates de ciment. Cette observation est valable tant pour des déformations très faibles (fluage du béton) que pour des chargements dynamiques sévères (impact sur une structure en béton) susceptibles de conduire à une refermeture de la porosité (compaction). Le modèle aux éléments discrets (MED) proposé décrit le comportement macroscopique du béton en prenant en compte la présence d'eau libre dans les pores. Grâce aux interactions entre éléments discrets sphériques (ED) de rayons et masses différents, le MED permet la modélisation des différents phénomènes de dégradation afin de représenter le comportement macroscopique du béton. Dans ce nouveau modèle, la fissuration et la compaction sont modélisées au niveau de l'interaction entre ED, les effets de l'eau libre sont pris en compte par l'introduction d'une dépendance entre le degré de saturation en eau et les déformations irréversibles (inélastiques). Cette dépendance est assurée, entre autres, grâce à un nouveau critère de Mohr-Coulomb. Le modèle numérique proposé a été implanté dans YADE (Yet Another Dynamic Engine) car un tel modèle discret est particulièrement adapté au traitement de situations de chargement conduisant à de la fragmentation ou des grandes déformations. Une fois l'assemblage d'éléments discrets défini, les interactions initiales entre ED sont identifiées. L'intégration temporelle explicite des équations du mouvement, avec la prise en compte des comportements non linéaires des interactions, permet d'obtenir les déplacements et vitesses de chaque élément discret. Le comportement macroscopique du béton peut être reproduit grâce à ce modèle. Les essais de compression triaxiale, oedométrique et hydrostatiques effectués au laboratoire 3SR (presse GIGA) sur des échantillons de béton ordinaires secs, humides et saturés en eau, ont été simulés avec le modèle proposé. Une comparaison des résultats expérimentaux et de simulation est présentée.

2015

RESUME. Les travaux de recherche presentes concernent plusieurs formulations constituees de sable, d'argile, de ciment et d'eau. Differents taux de substitution de sable par l'argile et deux dosages en ciment sont testes. L'objectif est d'ameliorer la connaissance des mecanismes de deformation et de rupture des betons de sol et d'analyser l'influence des parametres de formulation sur leurs proprietes mecaniques. Des essais de compression simple sont menes afin de determiner le module d'Young (Estat), le coefficient de poisson ( ν ) et la resistance a la rupture (fc) de ces materiaux. La degradation des proprietes elastiques en fonction de la contrainte axiale est egalement evaluee, en realisant des essais de compression cycliques. Par ailleurs des mesures par ultra-son du module d'Young dynamique (Edyn) ont ete realisees. Les resultats montrent un plus fort impact de la teneur en argile du sol sur les proprietes elastiques que sur les resistances ...

2009

L'objectif des travaux présentés est de simuler des problèmes hydro-mécaniques couplés dans les matériaux cimentaires, à une échelle mésoscopique, permettant de considérer l'hétérogénéité de ces matériaux. La mésostructure représentative de ces matériaux est discrétisée à l'aide d'un maillage EF 3D, de type treillis, non adapté à la géométrie du problème. L'hétérogénéité de ces matériaux est représentée par l'introduction de discontinuités hydriques et mécaniques faibles. Un couplage hydro-mécanique faible est retenu pour la résolution du problème.

2007

This study concerns the constitutive behav iour of an ordinary and dry concrete under high confinement. In a first step, results of tests performed with a high capacity triaxial press (confining pressure up to 1 GPa) are presente d. The limit states of the material as well as the compaction phenomena of the porous concrete are clearly shown by the test results. Then, the characteristic parameters of a constituti ve model devoted to severe dynamical loading are identified. The tests are simulated by means of the model, the comparison of the test and numerical results are discussed.

RÉSUMÉ. Le béton est le matériau le plus utilisé dans la construction d'ouvrages et d'infrastructures de Génie Civil. Toutefois, son comportement lors de chargements triaxiaux sévères reste mal maitrisé. Ce type de chargement est notamment rencontré lors de la sollicitation d'une structure à un chargement de type impact ou explosion. Dans cet article, les résultats d'essais triaxiaux effectués sur un béton représentatif de celui d'une enceinte de confinement de centrale nucléaire sont présentés (confinement maximum: 100 MPa). ...

Comptes Rendus Mécanique, 2002

Note présentée par Évariste Sanchez-Palencia.

L'hydratation des structures massives en béton engendre des déformations thermiques et de retrait endogène. Ces déformations, si elles sont gênées (auto-restreinte, reprise de bétonnage)et combinées à l'évolution de la rigidité du béton peuvent induire des contraintes de compression puis de traction pouvant causer une fissuration précoce (quelques jours après le coulage). Cette communication portera donc sur les résultats d'une étude expérimentale du comportement mécanique au jeune âge d'un béton représentatif d'une enceinte de centrale nucléaire (prise en compte de l'hydratation par calorimétrie, de l'évolution du module d'Young statique et des résistances mécaniques). Nous présenterons ensuite les résultats de la modélisation macroscopique associée sur une structure massive soumise à un retrait restreint. Cette modélisation a été réalisée dans le cadre du benchmark du projet national CEOS.fr partie THM appliquée au cas des murs de Civaux.

2003

Donze}@inpg.fr RÉSUMÉ. L'utilisation d'une Méthode Eléments Discrets 3D est proposée pour étudier les structures en béton soumises à des chocs. Le modèle a déjà été validé au travers de simulations quasi-statiques et de simulations d'essais de compression dynamiques, ayant permis de confirmer l'hypothèse inertielle pour expliquer l'effet de vitesse aux hauts taux de déformation. Le but de ce travail est d'abord d'étendre la validation du modèle à la traction dynamique en simulant des essais de traction aux barres d'Hopkinson, et ensuite de contribuer à la compréhension des mécanismes physiques mis en jeu. Une fois l'identification correcte des paramètres du modèle, des essais de traction dynamique sont simulés et les résultats montrent que l'effet de vitesse à ces taux de déformation seraient un effet matériau. Une loi de dépendance locale au taux de déformation est donc introduite, montrant une grande aptitude à reproduire l'effet de vitesse expérimentalement observé.

Revue européenne de génie civil, 2008

Cette étude concerne l'identification du comportement du béton sous sollicitations triaxiales sévères (chutes de blocs, explosions, impacts balistiques). Pour reproduire de forts niveaux de contrainte avec des trajets de chargement bien contrôlés, des essais statiques sont réalisés sur des échantillons de béton en utilisant une presse triaxiale de très grande capacité (niveaux de contrainte de l'ordre du GPa). En outre, il est connu depuis longtemps que le rapport E/C, entrant dans la composition du béton, est un des paramètres majeurs conditionnant la porosité et la résistance de la matrice cimentaire du béton durci. L'objectif de cet article est donc de quantifier l'effet de ce rapport sur le comportement du béton sous fort confinement. A partir de la composition d'un béton de référence « ordinaire » (E/C=0,6), deux autres bétons avec des rapports E/C respectivement égaux à 0,4 et 0,8 sont formulés. Cet article présente les résultats des essais triaxiaux réalisés sur ces trois bétons. Ces résultats montrent que, contrairement à ce qui est observé en compression simple, le béton se comporte sous fort confinement comme un empilement granulaire sans aucune influence de la résistance de la matrice cimentaire.

The potential of nonlinear acoustics indicators for concrete NDE is established. Their large sensitivity has been shown regarding damage and some pathology for years. The physics of nonlinearity is introduced; experimental means to measure such parameters are presented as well as associated limitations. Qualitative results obtained in the presence of pathologies, varying water saturation, varying porosity or damage are presented. We introduce a quantitative method to measure nonlinear parameters by nonlinear resonance (global) measurements. Then a new method founded on time reversal is presented. This principle allows non-contact local measurements at various depths. It is validated in the presence of thermal damage.

2007

La perméabilité est le paramètre principal caractérisant l'aptitude des bétons à véhiculer un fluide. Elle est le paramètre central dans l'évaluation de l'étanchéité de la structure. Cette propriété de transfert va être influencée directement par l'histoire des sollicitations appliquées sur l'enceinte. En service, les fuites observées pourraient provenir de fissures formées suite à l'augmentation des déformations de fluage et de la relaxation des câbles précontraints. Ces deux phénomènes constituent la principale cause des pertes de précontrainte qui peuvent entraîner l'apparition de sollicitation de traction. Néanmoins, ces types de sollicitation ne sont généralement pas assez significatifs pour produire une dégradation importante du béton. Lors des épreuves ou d'accidents éventuels, des dégradations peuvent s'accumuler et conduire à une fissuration qui accroît le taux de fuite. Ainsi, la connaissance de l'état mécanique du matériau et de son histoire de chargement (en tout point de la structure) est nécessaire pour évaluer l'étanchéité d'un ouvrage de confinement et par conséquent sa durabilité. A titre d'illustration, dans la phase pré-pic, une faible dégradation de la rigidité du matériau peut

The objective of this study is to analyze the behavior of reinforced concrete buildings under different loading patterns. This study examines a sample of eight (08) structures in five (04) loading patterns for the nonlinear static analysis, where the laws of behavior of structural elements were determined using a global model. They reproduce the behavior of a full structural element; as a beam, column and wall. The same bilinear law is used to connect the curvature at the bending moment, or moment-rotation using the rules of BAEL (Reinforced Concrete limit states) for buildings in porches, and with cross walls in reinforced concrete. This work assesses the capacity of reinforced concrete buildings by non-linear static analysis with various types of known loads (ELF, Uniform), and by considering the higher modes effect (SRSS, MPA). By comparing the profiles of inter-story displacement, such as the determination of interstory displacements and their distributions over the entire heigh...

a BP 98 Ouled Aissa centre universitaire, 18000, Jijel, Algérie E-mail: