Stiffness and stress efficiency of periodic reinforcing pads for FPSO's hull

National audienceThe hull of FPSO units (Floating Production Storage and Offloading units) suffers from accelerated corrosion. It becomes now mandatory to restore the original thickness of the hull by means of reinforcing pads. For large areas, the pads follow a periodic pattern and are not connected together. Hence, in this work, we apply plate homogenization techniques coupled with finite elements simulations for assessing the behavior of the pads. It is found that, for most geometric configurations studied here, the pads do not provide sufficient strength reinforcement and requires their mechanical connection

Modélisation numérique du comportement à rupture (peeling-off) de poutres BA renforcées soumises à un essai de flexion 4-points

National audienceLe renforcement de structures ou d'éléments de structure par collage de matériaux composites est une technique actuellement reconnue et utilisée dans le monde entier. Néanmoins, ce type de renforcement peut produire des ruptures non-conventionnelles telles que la rupture par délaminage ou de type peeling-off. Cette dernière résulte du décollement du béton d'enrobage qui reste solidaire du matériau de renforcement. Pour une conception optimale d'un renforcement en flexion par collage, il est important d'être en mesure de prévoir ce type de rupture et d'en tenir compte dans le dimensionnement. Nous nous intéressons donc dans cette étude à ce mécanisme de ruine. Pour cela, nous avons modélisé des poutres BA renforcées sollicitées en flexion 4 points à l'aide d'un code de calcul commercial de type éléments finis, ABAQUS. Les analyses numériques sont de type élasto-plastique et permettent de déterminer le mode de rupture et le niveau de charge correspondant. Nous avons ensuite mené une étude expérimentale sur 15 poutres pour valider notre travail numérique. La confrontation des résultats de la modélisation et des résultats expérimentaux nous permet de conclure que le modèle numérique est capable de prédire le mécanisme de ruine à savoir le peeling-off ainsi que la charge de ruine correspondante

Modélisation de la rupture de type peeling-off pour une poutre BA renforcée

International audienceLe renforcement de structures ou d'éléments de structure par collage de matériaux composites est une technique actuellement reconnue et utilisée dans le monde entier. Néanmoins, ce type de renforcement peut produire des ruptures non-conventionnelles telles que la rupture par délaminage ou de type peeling-off. Cette dernière résulte du décollement du béton d'enrobage qui reste solidaire du matériau de renforcement. Pour une conception optimale d'un renforcement en flexion par collage, il est important d'être en mesure de prévoir ce type de rupture et d'en tenir compte dans le dimensionnement. Nous nous intéressons donc dans cette étude à ce mécanisme de ruine. Pour cela, nous avons modélisé des poutres BA renforcées sollicitées en flexion 4 points. Elles sont modélisées à l'aide d'un code de calcul commercial de type éléments finis, ABAQUS. Les analyses numériques sont de type élasto-plastique et permettent de déterminer le mode de rupture et le niveau de charge correspondant. Pour valider notre modélisation, nous avons réalisé une campagne expérimentale sur 15 poutres. En comparant les résultats de la modélisation et les résultats expérimentaux, nous constatons que le modèle numérique est capable de prédire le mécanisme de ruine à savoir le peeling-off ainsi que la charge de ruine correspondante

LA BOTTE DE PAILLE, MATERIAU PORTEUR

National audienceDepuis la validation en juillet 2011 des Règles Professionnelles (élaborées par le Réseau Français de la Construction Paille, RFCP "les Compaillons"), l'usage du matériau Paille est reconnu officiellement dans la construction française en tant qu'ISOLANT et SUPPORT d'ENDUITS. Ces règles seront applicables dès Janvier 2012 dans les bâtiments individuels ou collectifs y compris recevant du public. Cette avancée va permettre la diffusion d'un nouvel isolant bio-sourcé et donner l'occasion aux concepteurs et artisans de s'approprier le matériau ainsi que ses technologies de mise en œuvre. La reconnaissance de la Botte de Paille ne s'arrête pour autant pas là puisqu'il est possible de lui demander plus, notamment en ce qui concerne ses propriétés mécaniques actuellement exclues des règles Pro. En effet, dans le monde de nombreuses constructions ont été réalisées en "Paille Porteuse" et ont largement démontré leur efficacité dans le temps puisque les premières constructions de ce type datent du XIXème siècle. Elles sont aujourd'hui encore en bon état. Le principe de ce mode constructif consiste à "empiler" les bottes de paille, à les pré-comprimer, puis à enduire les parois intérieures et extérieures avec des enduits à base de terre, chaux (...) éventuellement fibrés. Le complexe Paille / Enduit se comporte comme une structure composite de type sandwich capable de reprendre les efforts verticaux et horizontaux. Cet article fera état des travaux de recherche réalisés depuis 2008 par l'ENTPE et l'ENPC, en collaboration étroite avec le RFCP, Architecture BOHA et le Gabion, pour comprendre et modéliser le comportement de la structure multicouche (ou sandwich) enduit-paille-enduit. Il présentera des résultats obtenus sur la caractérisation d'enduits adaptés aux structures en bottes de paille, sur le comportement expérimental et la modélisation numérique de murs en blocs de paille associés à différents enduits

Comportement en flexion de panneaux en bois lamellé croisé hétérogènes

National audienceDans le domaine de la construction bois, les panneaux en bois massif lamellés croisés (CLT – Cross Laminated Timber) sont de plus en plus utilisés en tant que plancher ou toiture. Ils sont composés de plusieurs couches en bois empilées et collées de façon croisée, pour obtenir des bonnes propriétés mécaniques et hygrométriques dans les deux directions.Un enjeu technologique en développement est d’enlever du bois des planchers CLT et le remplacer avec du matériau isolant afin de rendre les panneaux plus légers et plus performants acoustiquement et thermiquement. L’utilisation de ces nouveaux planchers est encore limitée, à cause d’une connaissance insuffisante de leur comportement mécanique en flexion.Des essais de flexion 4-points sur des planchers CLT massifs et aérés ont été conduits. Cette campagne essais a montrée l’augmentation des effets de cisaillement quand le pourcentage des vides augmente. En plus, le plancher le plus aéré a montré des modes de ruine complexes liées aux effets de cisaillement roulant (RT) et traction perpendiculaire aux fibres difficiles à prévoir avec les méthodes simplifiées des ingénieurs. Ensuite, les planches en bois des planchers ont été testées pour déterminer les raideurs élastiques et les résistances. Les essais de caractérisation comprennent : traction parallèle aux fibres, compression selon les trois directions et cisaillement roulant.Une première approche pour reproduire le comportement des planchers CLT aérés peut être celui d’utiliser des méthodes pour les CLT massifs et réduire les propriétés mécanique du bois issues des essais de caractérisation par le pourcentage du vide. Les deux méthodes pour le calcul en flexion choisies sont : la méthode d’analogie du cisaillement (Kreuzinger, 1999) adoptée par la norme allemande (DIN, 2004) et un modèle développé récemment qui combine une solution analytique 3D (Pagano, 1970) avec une couche CLT homogène équivalente (Franzoni et al, 2015).Une modélisation plus avancée du comportement en flexion de ces panneaux très hétérogènes en bois est en cours. Le modèle choisi est un schéma d’homogénéisation périodique géré par une théorie de plaque pour les stratifiés (Lebée, 2012). À ce moment, seulement la raideur en flexion a été calculée avec cette méthode. Cette modélisation avancée permettra de déterminer les principaux paramètres pour concevoir ces nouveaux planchers aérés en bois, comme la raideur en flexion, la raideur en cisaillement, le chargement critique et le mode de ruine associé

Advanced modelling for design helping of heterogeneous CLT panels in bending

International audienceCross Laminated Timber (CLT) panels are more and more common in timber construction. When submitted to out-of-plane loads, their main structural issue is the low transverse shear strength of cross layers which leads to rolling shear failure [1, 2]. The absence of specific standards yields to CLT panels having lateral boards glued each other or not, depending on the producer. The resulting discontinuities in the non-gluing case influence the global mechanical response [3]. In addition, the timber construction market requires new technical solutions for CLT. Periodic voids within the panel lead to lighter and more thermally efficient floors. However this geometry increases the panel’s heterogeneity and the difficulties in predicting the actual bending behaviour, especially the shear effects.In the first part of this work we focused our attention to a CLT layer having weak heterogeneities, namely the gaps between boards. These heterogeneities are taken into account by means of a (fictitious) equivalent and homogeneous CLT layer which mechanical properties are defined with respect to the board’s reference frame. Such an equivalent layer is combined with the exact 3D solution for laminated plates in bending [4] and a failure criterion for wood [5]. The predicted behaviour is in good agreement with a reference experimental test [6] in terms of global stiffness and variation of failure modes within the apparent elastic regime. The validated model is therefore used to investigate the influence of varying some panel’s properties on the bending response.Innovative CLT panels having periodic voids (filled by an isolating material) are already in production. An experimental campaign proved how this lay-up increases their shear weakness. The ratio wood/void can approximate the reduced elastic properties of these strongly heterogeneous panels. This approach has been already used [2] with design method for CLT in bending [7] and can be simply implemented in the Equivalent – Layer model. As a starting point we aim to compare the experimental behaviour with the predicted one using reduced mechanical properties by the ratio wood/void. These properties are combined with the model developed for weak heterogeneities and design methods for CLT in bending [7, 8].Nevertheless, such a simplified approach can’t reproduce the complexity of stresses’ and strains’ distribution, especially transverse shear ones. Therefore a more accurate model is currently in development. This solution can precisely predict the influence of high heterogeneities by means of a periodic homogenization scheme. Panel’s reduced elastic properties (EI – GA) derived with such an advanced modelling can be finally used for practical design of bending members

CONSTRUCTION EN PAILLE PORTEUSE METHODOLOGIE D'ESSAIS DU COMPORTEMENT MECANIQUE

International audienceÀ la suite de la publication des règles professionnelles " construction en paille " (RFCP et al., 2012), qui ont permis de faire reconnaître la paille comme matériau isolant et support d'enduit, le projet " paille porteuse " vise à élargir les capacités d'utilisation de la botte de paille pour lui permettre de reprendre directement les charges verticales et de contreventement. Dans le volet mécanique du projet, le premier objectif est de confirmer expérimentalement l'hypothèse couramment admise du comportement en service de la paille enduite comme un sandwich, puis de tester en taille réelle et de modéliser ce comportement sur des murs comportant des singularités (ouvertures, angles, linteaux, ...) en vue d'établir les bases de recommandations pour la conception et le calcul. Le deuxième objectif sera de vérifier et de modéliser un processus émis par les auteurs lors des phases de construction d'une structure en paille porteuse. Il s'agit d'étudier et de caractériser le transfert des charges verticales de charpente / plancher / exploitation / etc., initialement appliquées uniquement sur les bottes de paille, à l'enduit au cours du séchage de ce dernier. La présente communication détaille les programmes d'essais et méthodes proposés par les auteurs

A continuum damage modeling of quasi-static fatigue strength of plain concrete

International audienceA three-dimensional phenomenological model is developed to describe the fatigue behavior of concrete. The approach is based on the framework of continuum damage mechanics where the fatigue model is derived by means of Marigo's formulation where the yield concept is replaced by a loading-unloading irreversibility concept allowing to account for damage accumulation even for loading levels below the yield surface. Specifically, a static damage model is proposed and deeply investigated. Its extension to the fatigue range is proposed through two different functions of the power-law-type. While the first one only needs one additional parameter, the second one needs three additional parameters. In all cases, these latters need to be identified by means of fatigue tests through Wöhler curves. In this paper, flexural fatigue tests have been performed on a concrete the formulation of which is close to the one used for urban railway slabs. A set of numerical examples is presented. It shows good agreements with the present experimental results together with some data found in the literature

Structure mixte bois-béton de hautes performances structurelle et environnementale

International audienceL'augmentation de propriétés mécaniques ou de performances environnementales par mixité, voire par hybridation, est un sujet générique qui connait aussi un succès dans le Génie Civil ou le bâtiment. Si le béton armé fait figure de pionnier au 19 ème , plus tard se sont développés les ponts mixtes, puis le renforcement par matériaux composites. Le bois s'est vu aussi renforcé par des fibres performantes, mais l'idée d'associer du béton à du bois est sans doute venu de travaux de réhabilitation nécessitant la préservation de structures existantes historiques, qu'il devenait utile, pour des raisons normatives, de recouvrir d'une dalle en béton (feu, acoustique, etc.). De là est venu l'idée de connecter ces 2 matériaux, puisqu'il devait s'en suivre une nette amélioration des performances mécaniques. [...

Use of curved adhesively bonded anchorage for a pultruded composite cable

International audienceIn order to join a plane composite cable to the main structure of a composite footbridge designed within (Caron, 2009), it was decided to investigate structural adhesive bonding. This technique is indeed particularly adapted to composite materials. However structural adhesive bonding induces stress concentrations at the edges of the adhesive joint, which have been studied by a large number of researchers in order to reduce these phenomena and increase the capacity and service life of the bonded joint (Kinloch, 1987). These studies are all concerned with optimizing shear stress transfer in adhesively bonded joints. This paper investigates the role of hydrostatic pressure on the ultimate capacities of common civil engineering adhesives. The conclusions led us to study a new joint geometry, the " curved " bonded joint that naturally creates compressive stresses on the edge of the bonded joint. Several experimental investigations are presented within this paper to illustrate the optimization. These are quasi-static tests that compare classical shear lap joints to curved joints. Additional testing is currently in progress, but the curved bonded joint seems to hold good prospects and a patent has been filed