Modélisation du comportement non-linéaire des poutres mixtes acier-béton avec prise en compte des effets différés

par Quang-Huy Nguyen

Thèse de doctorat en Mécanique des structures

Sous la direction de Mohammed Hjiaj, Uy, Brian et de Remnnikov, Alex.

Soutenue en 2009

à Rennes, INSA .


  • Résumé

    Le travail présenté dans ce mémoire porte sur le comportement des poutres mixtes avec interaction partielle. L'objectif de ce travail est de développer des outils de simulation numérique, capable de prédire le comportement instantané et différé des poutres mixtes acier-béton. La première partie est consacrée à la modélisation du comportement élastique linéaire des poutres mixtes en considérant deux modèles de connexion à l'interface: connexion discrète et connexion continue. Un élément fini avec matrice de raideur "exacte" est développé pour les deux modèles de connexion qui permet une analyse critique de la modélisation de la connexion. Dans la deuxième partie, le comportement différé du béton (fluage et retrait) est abordé à l'aide d'un modèle viscoélastique linéaire. Une solution semi-analytique originale est proposée pour les deux modèles de connexion. Ces solutions permettent d'analyser le comportement au cours du temps des poutres mixtes et d'évaluer les performances des méthodes classiques à un pas. La troisième partie est consacrée à la modélisation du comportement non-linéaire des constituants de la poutre mixte (acier, béton et connecteur). Un modèle élastoplastique avec endommagement permettant de prendre en compte la dégradation du béton est proposé. La quatrième partie est dédiée au développement de trois formulations élément fini (déplacement, équilibre, mixte) afin de simuler le comportement non-linéaire des poutres mixtes. Pour les formulations "équilibre" et "mixte", un algorithme de calcul original est proposé permettant de prendre en compte une charge répartie. Enfin, dans la dernière partie, nous proposons, en première approche, un modèle viscoélastique/plastique pour simuler l'interaction entre les effets différés et la fissuration du béton.

  • Titre traduit

    Modelling of the non-linear behaviour of the composite beams taking into account the time effects.


  • Résumé

    This thesis deals with the behaviour of composite steel-concrete beams with partial shear connexion. The goal of this study is to develop and implement numerical tools which are able to predict the short and long-term behaviour of composite steel-concrete beams. The first part concerns the modelling of composite beams in the linear elastic range in which two bond models at the interface are considered: discrete bond and distributed bond. A finite element with exact stiffness matrix is developed in order to conduct a critical analysis of these two bond models. In the second part, the time-dependent behaviour of the concrete (creep and shrinkage) is considered by adopting a linear viscoelastic model. An original semi-analytical solution is proposed for the two bond models. This solution enables the analysis of the time-dependent behaviour of composite beams and to evaluate the performances of simplified viscoelastic approaches for concrete creep. The third part deals with the constitutive modelling of the materials (steel, concrete and connector) based on nonlinear continuum mechanics concepts. A coupled elasto-plastic damage model for concrete is proposed. The fourth part is dedicated to the development of three nonlinear F. E. Formulations (displacement-based, force-based and two-field mixed formulation) for composite beams and for the two bond models. An original state determination, taking into account the element internal load, is proposed for the force-based and two-field mixed formulations. Finally, in the last part, we propose, as a first approach, a viscoelastic/plastic model for concrete in order to simulate the interaction between the time-dependent effects and the cracking of concrete.

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Informations

  • Détails : 2 vol. (286, 46 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.p.274-286 (142 réf.). annexe

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut National des Sciences Appliquées. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : THE NGU
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