Approche théorico-expérimentale du comportement de panneaux sandwichs à parements composites textile-mortier dans le cadre de la construction durable

par Angel Junes

Thèse de doctorat en Matériaux et structures

Sous la direction de Patrice Hamelin et de Amir Si Larbi.

Le président du jury était Emmanuel Ferrier.

Le jury était composé de Patrice Hamelin, Amir Si Larbi, Aron Gabor, Mohamed El Mankibi.

Les rapporteurs étaient Amen Agbossou, Jan Wastiels.


  • Résumé

    Cette étude concerne la conception de structures dans le cadre des nouveaux critères de développement durable et d'hygiène et sécurité via la valorisation des matériaux à empreinte écologique réduite et favorisant les économies d'énergie. Les travaux de thèse portent sur l'étude théorico expérimentale de panneaux sandwich mettant à profit des composites textile-mortier TRC (Textile Reinforced Concrete) de dernière génération. Il s'agit plus précisément du développement d'une modélisation du comportement mécanique de panneaux sandwich intégrant une approche analytique-numérique innovante et de prévision du comportement de panneaux sandwich intégrant les non-linéarités matérielles et compatibles avec des schémas de chargement complexes. Sur la base d'un ancrage expérimental conséquent, tant au niveau du matériau qu'à l'échelle du composant de structure, il a été possible de valider le modèle par la considération de plusieurs critères tels que l'analyse du comportement global (charge-flèche) mais aussi de la faculté de restituer les déformations et modes d'endommagement et de rupture. Enfin, en se fondant sur l'identification expérimentale des propriétés mécaniques vieillies des éléments constitutifs du panneau sandwich, via une procédure de vieillissement accéléré, des simulations, reposant sur le modèle préalablement valide, ont été entreprises pour évaluer l'incidence sur le comportement et les mécanismes d'endommagement de l'élément de structure considéré. Il a été possible de mettre en évidence la probabilité de la modification des modes de rupture assortie de pertes sensibles des propriétés globales tels que la rigidité initiale et la capacité portante. Ces résultats devront faire l'objet à terme de validation sur des panneaux vieillis mais sont susceptibles d'éclairer les démarches de dimensionnement

  • Titre traduit

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  • Résumé

    This work fits in the context of the structural design under new sustainable development, health and safety criteria through material recovery to reduced environmental damage and promoting energy savings. This thesis focuses on the theoretical and experimental study of sandwich panels taking advantage of new generation textile - cement matrix composites: TRC ( Textile Reinforced Concrete). It is specifically the establishment of an analytical-numerical approach to predict the behavior of sandwich panels incorporating material non-linear behavior and compatible with different and complex loading combinations. Based on an experimental campaign both at the material and structure level, it was possible to validate the model by several criteria such as the ability approximate the global behavior (load deflection) but also the ability to reproduce the local deformations and failure modes. Finally, based on the experimental identification of the mechanical properties of aged sandwich panel components, by an accelerated aging procedure, simulations were made based on the previously validated model to assess the impact on the behavior and damage mechanisms of the studied structural element. It was possible to demonstrate the probability of the failure mode change accompanied with significant losses of the global properties such as the initial stiffness and bearing and deflection capacity. These results will be eventually subject of validation on natural-aged panels but are likely to inform the design approach

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