Formulation d'un modèle homogénéisé de plaque en béton armé pour des applications sismiques - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2013

Homogenised constitutive model dedicated to reinforced concrete plates subjected to seismic solicitations

Formulation d'un modèle homogénéisé de plaque en béton armé pour des applications sismiques

Résumé

Safety reassessments are periodically performed on the EDF nuclear power plants and the recent seismic reassessments leaded to the necessity of taking into account the non-linear behaviour of materials when modeling and simulating industrial structures of these power plants under seismic solicitations. A large proportion of these infrastructures is composed of reinforced concrete buildings, including reinforced concrete slabs and walls, and literature seems to be poor on plate modeling dedicated to seismic applications for this material. As for the few existing models dedicated to these specific applications, they present either a lack of dissipation energy in the material behaviour, or no micromechanical approach that justifies the parameters needed to properly describe the model. In order to provide a constitutive model which better represents the reinforced concrete plate behaviour under seismic loadings and whose parameters are easier to identify for the civil engineer, a constitutive model dedicated to reinforced concrete plates under seismic solicitations is proposed: the DHRC (Dissipative Homogenised Reinforced Concrete) model. Justified by a periodic homogenisation approach, this model includes two dissipative phenomena: damage of concrete matrix and internal sliding at the interface between steel rebar and surrounding concrete. An original coupling term between damage and sliding, resulting from the homogenisation process, induces a better representation of energy dissipation during the material degradation. The model parameters are identified from the geometric characteristics of the plate and a restricted number of material characteristics, allowing a very simple use of the model. Numerical validations of the DHRC model are presented, showing good agreement with experimental behaviour. A one dimensional simplification of the DHRC model is proposed, allowing the representation of reinforced concrete bars and simplified models of rods and wire mesh.
Le parc d'installations nucléaires dont EDF a la charge est soumis régulièrement à des réévaluations de sureté. Concernant le risque sismique, ces réévaluations ont mené à la décision de prendre en compte les comportements non-linéaires des matériaux dans les structures lors des modélisations et des simulations numériques des bâtiments composant ce parc d'installations assez souvent réalisés en béton armé. Dans ce contexte, le besoin de disposer de modélisations représentatives du comportement de plaques en béton armé soumises à des sollicitations sismiques est fort et il s'est avéré que la littérature ne proposait que très peu de ce type de modélisation. Afin de répondre à ce besoin tout en cherchant à maîtriser la phase d'identification des paramètres du modèle, un modèle de plaque en béton armé pour des applications sismiques est proposé dans ce travail. Ce modèle, DHRC (Dissipative Homogenised Reinforced Concrete), est construit par une approche d'homogénéisation périodique. Il couple deux phénomènes dissipatifs : l'endommagement de la matrice de béton et le glissement interne à l'interface entre les barres de renfort en acier et le béton avoisinant. Ce couplage original entre endommagement et glissement permet une meilleure représentativité de la dissipation d'énergie au cours des cycles de chargement induite par la dégradation du matériau. Les paramètres du modèle global sont identifiés par une procédure d'homogénéisation automatisée et la résolution numérique de problèmes cellulaires. La procédure s'appuie sur les caractéristiques géométriques de la microstructure de la plaque et un nombre très restreint de caractéristiques matériaux, permettant ainsi à l'ingénieur de l'utiliser de manière simple et maîtrisée. Le modèle implanté dans le code de calculs par éléments finis ASTER est validé numériquement sur plusieurs structures tests sous des chargements simples et combinés. Sa capacité à simuler le comportement expérimental de structures voiles est également analysée. Des perspectives d'enrichissement du modèle à l'échelle microscopique sont proposées. Enfin, une simplification unidimensionnelle de ce modèle permet de représenter le comportement de barres en béton armé pour des représentations simplifiées de type bielles ou treillis ou pour modéliser le comportement de poteaux en béton armé en traction-compression.
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Dates et versions

tel-00880279 , version 1 (05-11-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00880279 , version 1

Citer

Combescure Christelle. Formulation d'un modèle homogénéisé de plaque en béton armé pour des applications sismiques. Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00880279⟩
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