Contribution à la modélisation numérique des interfaces dans les structures maçonnées

Contribution to the modelling of interfaces in masonry construction

• Auteur / Autrice : Fazia Fouchal
• Direction : Frédéric Lebon, Yves Delmas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Reims

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cisaillement (mécanique)

Analyse numérique

Rupture, Mécanique de la

Jointoiement

Maçonnerie

Mots clés libres

Interface, Endommagement, Adhésion, Modélisation, Expérimental

Résumé

Le but de cette thèse est la modélisation des interfaces dans des structures maçonnées en prenant en considération les principaux phénomènes mécaniques qui gouvernent leur rupture tels que l'adhésion, le glissement, le frottement, l'endommagement,… Dans cette optique, nous avons mené dans la première partie de ce travail une étude expérimentale sur les différents composants de la maçonnerie à savoir les briques et le mortier et sur des prismes de maçonnerie composés de deux et de trois briques (pleines et creuses) connectées par des joints du mortier afin de déterminer les caractéristiques mécaniques de chaque matériau ainsi que les lois de comportement de ces structures. Le comportement mécanique observé sur les différents couplets et triplets composés de briques pleines et de briques creuses testés est caractérisé par un comportement très rigide dans le domaine élastique. Lorsque la contrainte maximale est atteinte on obtient un comportement fragile sur les prismes en briques pleines, contrairement à la réponse des prismes en briques creuses qui est caractérisé par un comportement d'adoucissement suivi par un mouvement de glissement entre les briques adjacentes. La dispersion des résultats obtenus sur les mêmes types de prismes conduit à des modes de ruptures très variables. Cependant, nous avons distingué deux types de fissures. Soit les fissures sont développées au niveau des interfaces brique-mortier soit les fissures sont produites au niveau de l'interface brique-mortier et au niveau du mortier simultanément. Au niveau de ces interfaces se développent des non linéarités qui fragilisent le comportement de l'ensemble jusqu'à la rupture totale. La seconde partie de ce travail est dédiée à la modélisation numérique du comportement de ces structures maçonnées à l'aide du code de calcul LMGC90. Plus précisément, la validation d'un modèle d'interface RCCM qui prenne en compte ces non linéarités notamment l'endommagement. Nous avons commencé par valider ce modèle d'interface à l'échelle locale sur les assemblages testés expérimentalement. Ensuite, nous avons élargi l'application du modèle RCCM à d'autres structures (murs de diverses tailles). Les résultats obtenus nous ont permis de mettre en évidence la puissance de l'outil de calcul à reproduire le comportement de ce type de structure

The purpose of this thesis is the modelling of interfaces in masonry structures by taking into account mechanical phenomena which govern their rupture such as adherence, sliding, friction, damage. For this issue, we carried out an experimental study in the first part of this study on various masonry components: bricks; mortar and bricks assemblies composed of two or three bricks (full and hollow) bonded by mortar joints in order to define the mechanical characteristics of each material, and to describe the behaviour of these masonry structures. The mechanical behaviour observed on different couplet and triplet composed of full and hollow bricks tested is characterized by a very rigid behaviour in elastic domain. When the maximum pressure is reached we obtain a fragile behaviour on prisms in full bricks, in opposite to the prisms composed by hollow bricks which is characterized by a softening behaviour and by a sliding movement between adjacent bricks. The dispersion of obtain results on the identical assemblies induces totally different rupture modes, however we differentiated two fissures types. These fissures are developed at the brick-mortar interfaces level or there are produced at brick-mortar interface and at the mortar level of at the same time. At the level of these interfaces some non-linearities are developed and they weaken the behaviour of this structure to complete rupture. The second part of this work is devoted to the numerical modelling of the behaviour of these masonry structures by using the LMGC90 software. More precisely, the validation of the RCCM model of interface which takes into account this non-linearities such as damage. We started the validation of the interface model in the local size on samples tested experimentally. Then, we enlarged the application of the RCCM model on other structures (walls of various sizes). Obtained results allowed us to put in an obvious place the power of the computational tool to reproduce the behaviour of this type of structure