Thèse soutenue

Modélisation 3D par éléments finis du contact avec frottement et de l'endommagement du béton : application à l'étude de fixations ancrées dans une structure en béton

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Auteur / Autrice : Hélène Walter
Direction : Michel Brunet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique
Date : Soutenance en 1999
Etablissement(s) : Lyon, INSA
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne2011-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMSo - Laboratoire de Mécanique des Solides, EA 675 (Lyon, INSA)

Mots clés

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Résumé

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Un code de calcul par éléments finis en trois dimensions dédié à l'étude d'une ou plusieurs chevilles de fixation à expansion ancrées dans une dalle de béton et soumises à une sollicitation quelconque a été développé. Pour traiter efficacement le problème considéré, ce code, basé sur une formulation dynamique explicite, inclut les grandes déformations, le comportement élastoplastique des matériaux avec un module spécifique de fissuration du béton ainsi que la gestion du contact avec frottement entre plusieurs corps déformables. Un nouvel algorithme de contact tridimensionnel compatible avec les opérateurs d'intégration explicites et basé sur une méthode des multiplicateurs de Lagrange à incrément ''avant'' a été développé en conjonction avec le modèle'' standard de frottement de Coulomb. Cet algorithme est efficace et intrinsèque et possède de nombreux avantages tels que la précision, la stabilité et une convergence rapide. Le comportement du béton en compression est supposé élastoplastique avec une surface de charge de type Drucker-Prager modifiée. Deux modèles d'endommagement du béton en tension basés sur une approche diffuse (''smeared crack approach'') à fissures fixes et à fissures tournantes ont été développés. Afin d'éviter une dépendance pathologique de la solution vis à vis du maillage, la théorie de la bande de fissure, basée sur la mécanique de la rupture dont la paramètre fondamental de contrôle de propagation de fissure est l'énergie de rupture, est introduite. En plus des simulations classiques d'une chevielle ancrée dans un bloc de béton, des simulations originales de tests de cisaillement ou d'arrachement d'une ou deux fixations ancrées dans une même dalle de béton avec prise en compte des effets de bord ont été effectuées et ont permis de valider le logiciel développé.