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Apport de la modélisation mésoscopique dans la prédiction des écoulements dans les ouvrages en béton fissuré en conditions d'accident grave


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The Dung Nguyen a soutenu sa thèse le 10 décembre 2010 à Fontenay-aux-Roses.

Type de document > *Mémoire/HDR/Thèse

Mots clés >

Unité de recherche > IRSN/DSR/SAMS/BAGCS

Auteurs > NGUYEN The Dung

Date de publication > 10/12/2010

Résumé

Ce mémoire de thèse a pour objectif de caractériser et de modéliser le comportement mécanique du béton à l’échelle mésoscopique. Le cadre plus général de cette étude est le développement un modèle mésoscopique du béton ; ce modèle consiste à représenter le béton comme un milieu hétérogène en prenant en compte la différence qui existe entre les granulats et la pâte de ciment en respectant la courbe granulométrique qui joue un rôle primordial dans le comportement du béton, les paramètres du modèle sont ceux qui décrivent les comportements mécanique et thermique de la pâte de ciment et des granulats. Nous souhaitons ainsi nous intéresser à la compréhension du comportement du béton, celui-ci étant considéré comme une structure.

 

Un programme de tirage aléatoire de la structure granulaire valable en 2D et en 3D

a été développé. Ce programme est interfacé avec le code de calcul Cast3M qui permet d’effectuer les simulations numériques. Une méthode de représentation numérique des inclusions du béton a été également développé et validé par projection de la géométrie sur les fonctions de forme, éliminant ainsi les problèmes de maillage qui rendaient la représentation de l’ensemble du squelette granulaire quasi-impossible lorsqu’on souhaite représenter des petits et gros granulats, particulièrement en 3D.

 

Dans un premier temps, le modèle est utilisé en 2D et 3D pour optimiser le modèle

géométrique de structure interne du béton, la stratégie de maillage et la plus petite

taille des granulats à modéliser. Les résultats du modèle 2D et 3D sont analysés et

comparés dans le cas de sollicitations de traction et de compression uniaxiale. Le modèle utilisé est un modèle d’endommagement isotrope unilatéral développé par Fichant [Fichant et al., 1999]. Le modèle permet de simuler à la fois le comportement macroscopique mais aussi local avec l’étude de la distribution de la fissuration et de l’ouverture des fissures. Le modèle montre des résultats intéressants sur la transition entre l’endommagement diffus et localisé et est capable de reproduire les effets de dilatance en compression.

 

Finalement, le modèle mésoscopique a été appliqué dans les trois cas de simulations :

le calcul de la perméabilité du béton fissuré ; la simulation de l’hydratation du béton au jeune âge et enfin les calcul de structures avec la mise en évidence de l’effet d’échelle sur des poutres entaillées.