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Recherche - Valorisation

La rupture localisée pour les problèmes couplés thermomécaniques, applications en béton, acier et béton armé

le 6 décembre 2013
14H00

Soutenance de thèse de Van Minh NGO, LMT-Cachan, ENS Cachan, Domaine: Mécanique, Génie Mécanique, Génie Civil

Ces dernières années, l'étude de la rupture localisée des structures massives sous chargement thermomécanique est devenue un enjeu important en Génie Civil du fait de l'augmentation du nombre de constructions endommagées ou totalement effondrées après un feu. Deux questions centrales ont émergé : la modélisation mathématique des phénomènes mis en jeu lors d'un feu d'une part et la simulation numérique de ces problèmes d'autre part.
Concernant la modélisation mathématique, la principale difficulté est la mise en place de modèles thermomécaniques capables de modéliser le couplage existant entre les effets thermiques et mécaniques, en particulier dans une zone de rupture localisée. Comment le chargement mécanique affecte la distribution de température dans le matériau et inversement, comment le chargement thermique influence la réponse mécanique ? Sont des questions qui doivent être abordées. Ces questions sont d'autant plus difficiles à aborder que l'on considère une zone de rupture où la mécanique des milieux continus classiques ne peut pas être appliquée du fait de la présence de discontinuités du champ de déplacement et, comme cela est démontré dans ce travail, du flux thermique.
Pour ce qui concerne la simulation numérique, la complexité du problème multi-physique posé en termes de système d'équations aux dérivées partielles impose le développement de méthodes de résolution approchées adaptées, efficaces et robustes, la solution analytique n'étant en général pas disponible.
Cette thèse contribue sur les deux aspects précédents. En particulier, des modèles thermomécaniques pour le béton et l'acier (les deux principaux matériaux utilisés en Génie Civil) capables de contrôler simultanément les phases d'écrouissage accompagnées de plasticité et/ou d'endommagement diffus ainsi que la phase adoucissante due au développement de macro-fissures sont proposés. Le problème thermomécanique est ensuite résolu par une méthode dite «adiabatic operator split» qui consiste à séparer le problème multiphysique en une partie  mécanique et une partie thermique. Chaque partie est résolue séparément en utilisant une fois de plus une méthode «d'operator split» dans le cadre des méthodes à discontinuités fortes. Dans ces dernières, une discontinuité du champ de déplacement ou du flux thermique est introduite et gérée au niveau élémentaire du code de calcul Éléments Finis. Une procédure de condensation statique élémentaire permet de prendre en compte ces discontinuités sans modification de l'architecture globale du code de calcul Éléments Finis fournissant les champs de déplacement et de température.
Dans cette thèse est également abordée la question de l'évaluation de la réponse jusqu'à rupture de structures en béton armé  de type poteaux/poutres soumises à un feu. L'originalité de la formulation proposée est de tenir compte de la dégradation des propriétés mécaniques du matériau due au chargement thermique pour la détermination de la résistance limite et résiduelle des structures mais également de prendre en compte deux types de rupture caractéristiques des structures poteaux/poutres à savoir les ruptures en flexion et les ruptures en cisaillement.
Les travaux présentés dans cette thèse pourront être étendus pour décrire la rupture de structures en béton armé dans des cas bi ou tridimensionnels en tenant compte en particulier du comportement de l'interface acier/béton et/ou d'autres types de rupture comme la rupture par fatigue ou le flambage. Une extension possible est également la prise en compte  des effets dynamiques mis en jeu lorsque la structure est sollicitée mécaniquement par un tremblement de terre ou un impact en plus de la sollicitation thermique.


Type :
Thèses - HDR
Lieu(x) :
Campus de Cachan
Amphi E-média - Bâtiment Léonard de Vinci

Plan d'accès

Composition du jury

M. CAILLETAUD Goorges            Professeur des Universités
M. SAB Karam                              Professeur des Universités
M. DAVENNE Luc                         Maître de Conférences
Mme. BRANCHERIE Delphine      Maître de Conférences
M. VILLON Pierre                          Professeur des Universités
M. KASSIOTIS Christophe             Docteur
M. BOULKERTOUS Amor              Docteur
M. IBRAHIMBEGOVIC Adnan        Professeur des Universités (Directeur de thèse)                         
 



Laboratoire

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