Contribution à l'étude numérique du comportement du béton et des structures en béton armé soumises à des sollicitations thermiques et mécaniques couplées : une approche thermo-élasto-plastique endommageable

= Contribution to the numerical study of the behaviour of concrete and reinforced concrete structures submitted to the coupled thermal and mechanical sollicitations

• Auteur / Autrice : Wahid Nechnech
• Direction : Jean-Marie Reynouard, Fekri Meftah
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : URGC - Unité de Recherche en Génie Civil (Lyon, INSA)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Matériaux -- Fluage

Béton -- Fissuration

Béton armé

Béton

Résumé

Le but de cette recherche consiste en l'élaboration d'un modèle Eléments Finis pour l'analyse des structures en béton armé sous sollicitations thermiques et mécaniques combinées. Une synthèse des résultats disponibles sur le comportement du béton sous sollicitations thermiques et mécaniques est exposée. Les différents comportements du béton qui peuvent être rencontrés et notamment en analyse thermomécanique sont soulignés (Endommagement, phénomène unilatéral, interaction thermo-mécanique,. . . ). Les diverses familles de modélisation sont par la suite analysées en soulignant les aspects importants du comportement que chacune peut reproduire. Un nouveau modèle thermo-plastique endommageable est alors développé, permettant de rendre compte des divers phénomènes recensés lors de la synthèse. Ce modèle est construit dans le cadre de la thermodynamique des processus irréversibles et plus particulièrement sur la thermo-plasticité couplée à l'endommagement. Un couplage entre le niveau d'écrouissage atteint et l'endommagement est proposé. Deux variables d'endommagement scalaires y sont introduites. Une première variable permet la modélisation des effets du chargement mécanique et la seconde sert à représenter les effets du chargement thermique. Les relations constitutives de la réponse thermo-élasto-plastique sont découplées de celles de la réponse endommagée en utilisant le cocnept de la contrainte effective. Cette méthode confère une souplesse dans l'implémentation numérique. En complément à ces développements, un procédé simple est mis en place pour la gestion de la refermeture des fissures lors d'un chargement cyclique. Un critère de plasticité, adapté à la description des surfaces de rupture du béton sous hautes température, est alors repris et enrichi pour une meilleure modélisation du béton.

The aim of this research is the development of an Finite Element model for the analysis of reinforced concrete structures under thermal, mechanical loadings or any combination of them. An available synthesis of results on the concrete behavior under thermal solicitation is exposed. The different behavior of concrete that can be founded notably in thermo-mechanical analysis (Damage, unilateral phenomenon, thermo-mechanical interaction) are underlined. The various families of modeling are analyzed thereafter while underlining the important aspects of the behavior that each one can retranscribe. A new thermo-plastic damage model for plain concrete subjected to combined thermal and cyclic loading is developed using the concept of plastic-work-hardening and stiffness degradation in continuum damage mechanics. Two damage variables are used: the first one for mechanical action and the second one for thermal action. Further, thermo-mechanical interaction strains have been introduced to describe the influence of mech