Analyse par approche numérique mésoscopique des propriétés mécaniques résiduelles du béton après un chargement de type fluage

International audience 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. </div

Experimental characterization of interstitial pore pressure in concrete under high confinement

Le but de cette étude est de mesurer la pression interstitielle du béton sous haut niveau de confinement. Lorsque les structures de béton sont soumises à un chargement de type impact ou explosion, le matériau subit de très fortes contraintes triaxiales qui sont fortement influencées par le taux de saturation. Afin de mesurer la pression interstitielle d’eau à l’intérieur du béton sous fort chargement triaxial, un nouveau dispositif expérimental a été développé. Des éprouvettes de 14 cm de longueur et 7 cm de diamètre sont testées à l’aide de la presse GIGA. Dans le nouveau concept, la longueur de l’échantillon est réduite à 8 cm et une enclume de mesure de la pression interstitielle de longueur 6 cm a est incorporée. Des micro-trous sont percés sur sa face supérieure de sorte que la pression de l’eau libre dans l’échantillon puisse ainsi être transmise dans la cavité durant l’essai. Un capteur cylindrique équipé d’une jauge est placé dans la cavité permet de mesurer cette pression. Les résultats préliminaires d’un essai hydrostatique effectué sur un béton saturé indiquent que la pression interstitielle a augmenté jusqu’à 200 MPa pour 300 MPa de confinement.This study focuses on measuring the pore pressure of concrete under high confinement. When concrete structures are subjected to an impact loading, material exhibits high triaxial compressive stresses which are highly influenced by the saturation ratio. In order to measure the interstitial water pore pressure inside the concrete under mechanical loading, a new experimental device was developed. Usually, specimens of 14cm in length and 7cm in diameter are tested using the GIGA press. In the new concept, the specimen length is reduced to 8cm and a pore pressure measurement cell of 6 cm in length is incorporated. The cell has micro-holes on its upper face, so that, when the specimen is loaded water pressure is transmitted from concrete to the cell where a cylindrical sensor equipped with a gage is placed. Preliminary results indicate that concrete pore pressure increases up to 200 MPa during an hydrostatic test at 300 MPa of confinement

Measurement of turbulence intermittency in physical and numerical experiments

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Intermittency and Reynolds number in LES of turbulent flows

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Comportement triaxial du béton sous fortes contraintes (influence du trajet de chargement)

L'objectif de cette thèse est de caractériser le comportement du béton à des niveaux de confinement axiale de l'ordre du GigaPascal. Il s'inscrit dans un cadre plus général de maîtrise du comportement du béton sous impact. Le béton étudié est un béton dont les propriétés sont proches de celles des bétons courants. Une presse triaxiale est utilisée pour caractériser le comportement triaxial du béton selon différents trajets de chargement. Ces essais montrent le caractère irréversible de la compaction des bétons et l'influence du chemin de sollicitation sur celle-ci. Les essais uniaxiaux confinés et proportionnels montrent l'existence d'états limites en contraintes et en déformations. La comparaison des seuils de déformation montre que la surface seuil ainsi définie est indépendante du chemin de sollicitation. La comparaison des résultats des premiers essais en extension indique une absence d'influence de l'angle de Lode pour les niveaux de contrainte atteints durant les essais. L'étude des faciès de rupture après essais montre une évolution de l'inclinaison des plans de rupture avec le confinement. La fissuration s'oriente perpendiculairement à la direction principale maximale de charge lorsque les niveaux de confinement augmentent. L'étude numérique réalisée permet d'évaluer la capacité du modèle PRM-couplé à reproduire les essais triaxiaux expérimentaux. Ce modèle reproduit bien la compaction isotrope du matériau ainsi que la surface seuil définie par les états limite. Son défaut majeur est de ne pas prendre en compte l'influence des contraintes déviatoires sur le comportement en compaction du béton.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Transverse velocity structure functions in developed turbulence

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Analyse inverse en géotechnique (développement d'une méthode à base d'algorithmes génétiques)

L'objectif de ce travail est de développer une méthode d'analyse inverse permettant d'identifier l'ensemble des paramètres constitutifs d'un sol à partir de mesures géotechniques in situ. La procédure est basée sur un processus d'optimisation par algorithme génétique. L'ensemble des solutions identifiées sont ensuite décrites mathématiquement par une étude statistique de type analyse en composantes principales. Cette étude montre que ce type d'optimisation par algorithme génétique permet d'estimer différentes solutions approchées pour les problèmes inverses de géotechnique. Si toutes les solutions d'un problème ne sont pas identifiées directement par l'algorithme génétique, leur exploitation par une analyse en composantes principales permet d'estimer l'ensemble des solutions du problème inverse. Cette méthode est développée sur des exemples d'ouvrages de soutènemen et d'essais pressiométriques.This study is dedicated to the identification of parameters of soil constitutive models by inverse analysis from in situ geotechnical measurements. The inverse analysis is based on a genetic algorithm optimization process. Furthermore, to describe the set of solutions identified from a genetic algorithm optimization, a statistical analysis based on Principle Component Analysis is introduced. This analysis provides a set of solutions of the inverse problem. If aIl solutions are not directly identify by genetic algorithm, a principle component analysis on these solutions permits to define an envelop in which aIl the parameter values satisfy the inverse problem. These developments are based on sorne synthetic excavation problems and pressuremeter tests.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Interstitial pore pressure measurement and modeling in concrete under high confinement

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Etude du comportement sous très hautes températures des Bétons Fibrés à Ultra Performances (application au BCV)

L'étude du comportement sous incendie des bétons a particulièrement pris son essor depuis des incendies répétés de tunnels comme celui sous la Manche ou du Mont-Blanc. La problématique de résistance au feu est essentielle puisque les éclatements qui peuvent accompagner la diminution de résistance du matériau sont de nature à fragiliser fortement les structures. Depuis plusieurs décennies, le domaine de la résistance au feu des bétons ordinaires et à hautes performances a été exploré tant expérimentalement que théoriquement. Cependant il existe des matériaux plus récents, que sont les bétons fibrés à ultra performances (BFUP), pour lesquels le phénomène d'instabilité thermique est accentué et dont le comportement mécanique à chaud n'a pas été beaucoup exploré. L'étude menée ici a pour vocation de s'intéresser à un BFUP particulier, le BCV®, fourni par l'entreprise Vicat. Les résultats exposés permettent de mieux comprendre l'efficacité des fibres de polypropylène face aux autres fibres synthétiques, grâce à une approche expérimentale originale complétée par une étude à l'échelle microscopique. Cette dernière est constituée de nombreuses analyses au microscope électronique à balayage ainsi que d'études de porosimétrie au mercure. Cette première phase est suivie d'un vaste programme de caractérisations mécaniques à chaud sur le BCV® à des températures variant de 20C à 1100C, essais peu courants pour ce genre de matériau. Ce travail contribue à la compréhension du comportement des BFUP à haute température, et montre que l'évolution avec la température de leurs caractéristiques mécaniques principales (résistance en flexion, résistance en compression et module d'élasticité) est assez semblable à celle des bétons ordinaires. Les résultats de cette étude contribuent à une meilleures connaissance du comportement à haute température des bétons fibrés à ultra performances.Study of concrete behaviour under fire has really increased since the occurence of several fires in tunnels such as the Chunnel or the Mont-Blanc tunnel. Fire resistance of concrete is a very important subject because the possible spalling coupled with a decrease of the strength of the material can deeply weaken the structures. For decades the fire resistance field of ordinary concrete and high performance concrete was studied experimentally and theorically. However more recent materials such as ultra-high performance fibre reinforced concrete (UHPFRC), for which spalling phenomenon is emphasized and whose high temperature mechanical behaviour has not been studied so much. The present study is aimed to study a particular UHPFRC, the BCV®, supplied by Vicat. The results enable to better understand the effenciency of polypropylene fibres compared to other synthetic fibres, thanks to an original experimental approach coupled with a study at the microscopic scale. The latter consists in various scanning electron microscope analysis and mercury intrusion porosimetry. This first part is followed by a wide number of experimental results which characterize the mechanical behaviour of BCV® for a range of temperatures from 20C to 1100C. Experiments in such testing conditions are not common for this material. The work achieved contributes to a better understanding of the high performance behaviour of UHPFRC. It reveals also that the evolution with temperature of main mechanical characteristics (bending strength, compression strength and Young Modulus) is really close to those of ordinary concretes. The results of this study contributes to a better knowledge of ultra-high performance fibre reinforced concrete under high temperature.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Experimental Study of the Creep Effect on the Mechanical Properties of Concrete

Available researches regarding the effect of a sustained load on concrete are limited and sometimes contradictory. In the specific context of prestressed concrete and more generally for all other concrete structures, the effect of creep on the residual mechanical properties of concrete must be closely studied in order to accurately estimate the residual load capacity of a structure. In this study, therefore, sealed concrete specimens were subjected to sustained compressive and tensile loads; then, at the end of each creep test, the mechanical properties were investigated. Results revealed that when applied at a young age (1 month), the compressive creep load leads to an improvement in both compressive strength and elastic modulus. Conversely, when the load is applied at a later age (3 months), the creep strain acts to lower strength while it has almost no effect on the elastic modulus. The tensile creep was also studied for a single loading age (1 month); creep at this low loading level was found to increase tensile strength yet exerted a negligible visible effect when applied at a high loading level. Hence, the most important conclusion of this study is that the effect of creep on mechanical properties of concrete strongly depends on both loading age and loading direction