Caractérisation et modélisation du comportement mécanique triaxial du béton : influence du degré de saturation en eau et de la vitesse de chargement

Experimental characterization and modeling of the triaxial mechanical behavior of concrete: influence of the degree of water saturation and loading-rate

• Auteur / Autrice : Théo Calmels
• Direction : Pascal Forquin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : MG - Mécanique, génie civil
• Date : Inscription en doctorat le 01/02/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Sols, Solides, Structures et Risques

Mots clés

Mots clés libres

Mecanique

Béton

Dynamique

Mechanics

Concrete

Dynamic

Résumé

Dans le cadre de leurs activités portant sur la vulnérabilité d'infrastructures en béton armé aux impacts et explosions le CEA-Gramat et le laboratoire 3SR développent des outils de modélisation permettant de simuler le comportement des structures sous chargements extrêmes. La compréhension des mécanismes de dégradation du béton sous de tels chargements est donc d'importance majeure. Des travaux antérieurs ont mis en évidence la forte influence de la teneur en eau libre sur le comportement quasi-statique du béton confiné et de la vitesse du chargement sur matériau sec ou totalement saturé. L'objectif de la thèse est de compléter ces connaissances par la caractérisation et la modélisation du comportement mécanique du béton à partir d'état de saturation en eau variables et dans des gammes de chargement (vitesse et triaxialité des contraintes) encore inexplorées. Plusieurs dispositifs expérimentaux seront mis en oeuvre : barres d'Hopkinson, impact balistique sur lanceur, presses de compression uniaxiale et triaxiale, micro-tomographie RX. Les essais réalisés seront simulés avec le code ABAQUS en utilisant un modèle de comportement porohydro-mécanique développé par le laboratoire. L'origine des éventuelles différences entre essais et calculs sera étudiée. Une évolution du modèle pourra être proposée, notamment pour rendre compte des temps caractéristiques des différents mécanismes mis en jeu aux échelles micro- et méso-structurales.

As part of their activities on the vulnerability of reinforced concrete infrastructures to impacts and explosions, CEA-Gramat and the 3SR laboratory are developping modelling tools to simulate the behaviour of structures under extreme loads. Understanding the degradation mechanisms of concrete under such loads is therefore of major importance. Previous work has highlighted the strong influence of free water content on the quasi-static behaviour of confined concrete and the speed of loading on dry or fully saturated material. The objective of the thesis is to complete this knowledge by characterizing and modeling the mechanical behavior of concrete from various water saturation state and in loading ranges (speed and triaxiality of stresses) still unexplored. Several experimental devices will be implemented: Hopkinson bars, ballistic impact on launcher, uniaxial and triaxial compression presses, micro-tomography RX. The tests carried out will be simulated with the ABAQUS code using a porohydro-mechanical behavior model developed by the laboratory. The origin of any differences between tests and calculations will be studied. An evolution of the model can be proposed, in particular to account for the characteristic times of the different mechanisms involved at the micro- and mesostructural scales.