Structures rigides soumises aux avalanches et chutes de blocs : modélisation du comportement mécanique et caractérisation de l'interaction phénomène-ouvrage

This thesis considers natural hazards such as snow avalanches and rock falls from a civil engineering point of view. Computational tools henceforth exist to simulate adequately the behaviour of complex structures subjected to dynamic loadings. In this context, impacts on a rock shed are modelled by means of a damage model for concrete coupled with an explicit time integration "finite element" tool. This approach is then used to analyse damages induced by an avalanche on deflective walls. Its relevance is clearly highlighted for natural hazards. However and prior to apply these powerful tools to engineering practices, simplified methods have still to be developed, as well as a better understanding of the phenomenon action is required. This last topic is studied through new experiments aiming at characterizing action of avalanche through the back-analysis of metallic microstructures behaviour.Cette thèse aborde les phénomènes gravitaires rapides, avalanches et chutes de blocs, sous l'angle du génie-civil: des moyens existent désormais pour simuler le comportement de structures complexes soumises à des sollicitations dynamiques. Ainsi, la chute de blocs sur une dalle est modélisée grâce à un modèle d'endommagement pour le béton dans un code "éléments finis" selon un schéma d'intégration temporel explicite. Ce même outil est ensuite utilisé pour mener l'expertise numérique de la destruction de dents déflectrices paravalanches. Les résultats confirment le potentiel de cette approche numérique pour le domaine des risques naturels. Pourtant et avant une application opérationnelle, des méthodes simplifiées doivent être encore développées et la sollicitation mieux connue. Ainsi, l'interaction "phénomèneouvrage" est finalement étudiée grâce à de nouvelles expérimentations qui caractérisent l'avalanche par analyse en retour du comportement de microstructures métalliques

Structures rigides soumises aux avalanches et chutes de blocs : modélisation du comportement mécanique et caractérisation de l'interaction "phénomène-ouvrage"

Cette thèse aborde les phénomènes gravitaires rapides, avalanches et chutes de blocs, sous l'angle du génie-civil: des moyens existent désormais pour simuler le comportement de structures complexes soumises à des sollicitations dynamiques. Ainsi, la chute de blocs sur une dalle est modélisée grâce à un modèle d'endommagement pour le béton dans un code "éléments finis" selon un schéma d'intégration temporel explicite. Ce même outil est ensuite utilisé pour mener l'expertise numérique de la destruction de dents déflectrices paravalanches. Les résultats confirment le potentiel de cette approche numérique pour le domaine des risques naturels. Pourtant et avant une application opérationnelle, des méthodes simplifiées doivent être encore développées et la sollicitation mieux connue. Ainsi, l'interaction "phénomène-ouvrage" est finalement étudiée grâce à de nouvelles expérimentations qui caractérisent l'avalanche par analyse en retour du comportement de microstructures métalliques.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Impact on a RC rock-shed slab: FEM modelling

cited By 1International audienc

Back-analysis of metal micro-structures' behavior for original experimental measurements and assessing of snow avalanche action on real structures

International audienc

Rockfall protection : impact effects on structures. Analysis and modelling

Rockfall sources are generally well known and the protection is an important issue for the safety of infrastructures such as road in mountain areas. Among the different types of protection 2 different systems of protection come out : netfences used to contain blocs falling with limited energy galleries set up to protect roads particularly exposed. This paper intends to present how modelling can be used for the analysis of the functioning and the performances of both systems and in order to help engineering in the design of efficient devices

Etat de l'art sur le dimensionnement des dispositifs de protection contre les chutes de blocs

Ce rapport de recherche présente un état de l'art relatif à la conception et au dimensionnement de sept dispositifs de protection contre les chutes de pierres et de blocs, parmi les plus employés. On y trouvera les références bibliographiques nécessaires à la compréhension du fonctionnement de ces ouvrages particuliers ainsi qu'une synthèse sur la pratique du dimensionnement des ouvrages, mise en oeuvre notamment par le LRPC de Lyon. Il apparaît très clairement que les connaissances actuelles sur le comportement de la plupart de ces dispositifs sont encore fragmentaires et des travaux de recherche sont nécessaires pour progresser. Les résultats tirés d'expérimentations telles que celles qui seront menées sur la station d'essais sur les ouvrages pare-blocs, permettront de valider les modélisations dynamiques et de mettre au point des méthodes simplifiées de dimensionnement. Les expérimentations effectuées sur les barres d'ancrage doivent permettre, à terme, de produire une synthèse à caractère opérationnel. L'observation in situ du comportement des ouvrages déflecteurs devrait également permettre de relier leur performance réelle aux essais sur éléments et ainsi de déboucher sur un dimensionnement raisonné

Damage tools to model severe loading effects on reinforced concrete structures

cited By 1International audienceThe causes of the nonlinear behavior of concrete until failure are numerous and complex, particularly for nonmonotonic and rapid loadings. A model is presented coupling damage and plasticity including several effects: Development and closure of cracks, damping, compaction, and strain rate effects. The idea is to describe, with the same tools, a wide variety of problems, the model is of explicit form, and what makes possible its implementation into explicit numerical scheme well adapted to the treatment of fast dynamic problems. In this context, the finite element "Abaqus explicit" code is used, and the model has been successfully applied during the past few years to model a large range of complex reinforced concrete structures subjected to severe loadings. In this paper, the main model concepts are presented, and some examples of numerical simulations are given and compared with experimental data. The applications proposed are related to quasi-static loading as well as to rapid loading (impact); In particular, one of them is within the framework of an experiment linked to the design of a reinforced concrete rock-shed gallery located in the French Alps. The results show the relevance of the modelling used, which makes some real numerical experiments very useful for complex structures and/or extreme loadings

Characterization of avalanche loading on impacted structures: a new approach based on inverse analysis

[Departement_IRSTEA]RE [TR1_IRSTEA]RIE / ALPRISKInternational audienceExperiments have been conducted on the French full-scale experimental site at Lautaret pass to improve our understanding of the action of snow avalanches on obstacles. The ultimate objective is to provide realistic pressure distribution models suitable for use in civil engineering design and to eliminate the restrictive assumptions currently used in this field. We focus on the feasibility of using the inverse method to quantify the action of the avalanche from its effects on realistic structures rather than from sensors placed directly in the flow. This approach takes into account the interactions between the flow and the obstacle and ensures that the result is effectively the action experienced by the obstacle. The inverse analysis procedure is developed and validated using both numerical and laboratory tests. In situ tests carried out at the Lautaret site to determine the avalanche action at different scales confirm the reliability of this original approach. Its intrinsic characteristics make it especially suitable for application to different structures to provide new knowledge in this complex field