Effect of creep strains on the residual mechanical properties of concrete

par Zainab Kammouna

Thèse de doctorat en Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie

Sous la direction de Yann Malécot et de Matthieu Briffaut.

Soutenue le 27-10-2016

à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble) , en partenariat avec Sols, solides, structures - risques (Grenoble) (laboratoire) et de Sols, solides, structures - risques (Grenoble) (laboratoire) .

Le président du jury était Emmanuel Ferrier.

Le jury était composé de Yann Malécot.

Les rapporteurs étaient Farid Benboudjema, Ismail Yurtdas.

  • Titre traduit

    Influence des déformations de fluage sur les propriétés mécaniques résiduelles du béton


  • Résumé

    L'objectif de cette thèse est d’étudier l'influence du fluage sur les propriétés mécaniques résiduelle du béton. En effet, les sections des éléments d’une structure précontrainte sont majoritairement soumise à une contrainte de compression. En raison de la relaxation des contraintes (due au fluage du béton notamment) et de la charge appliquée, des contraintes de traction peuvent apparaitre au cours de la vie de l’ouvrage. Ainsi, il est nécessaire de connaître la valeur des propriétés mécaniques résiduelles après l'effet de fluage.Le travail se concentre sur le fluage propre (sans échange hydrique avec le milieu environnant) et il comprend une partie expérimentale et une partie numérique. Dans la partie expérimentale, des essais de fluage en compression et en traction indirect (essai Brésilien) ont été effectués sur le béton en utilisant différents niveaux de chargement appliqué à différents âges du béton. A la fin de chaque essai de fluage, un essai quasi statique a été réalisé sur le même béton pour déterminer l'effet du fluage sur les propriétés mécaniques résiduelles. Afin de vérifier l'effet d’une précharge en compression sur la résistance en traction, comme dans le cas d’une structure précontrainte vieillissante ou soumise à un chargement accidentelle, une campagne d’essai Bresilien avec un préchargement quasi statique en compression a également été réalisée. Les résultats montrent que le comportement après fluage dépend fortement de l’âge de chargement et du sens de sollicitation. Numériquement, un modèle mésoscopiques a été utilisé pour simuler le fluage et les propriétés mécaniques après fluage. En effet, sous un chargement constant seule la pâte de ciment flue tandis que les agrégats agissent comme un obstacle à ce fluage. Par conséquent, les contraintes de traction se produisent à l'interface pâte de ciment/agrégats conduisant à microfissures dans cette zone Les déformations viscoélastique sont correctement reproduite à différents niveaux de chargement mais la modification du comportement résiduel du béton ne peut pas être uniquement expliqué par la micro-fissuration


  • Résumé

    The aim of this study is to evaluate the effect of creep on the concrete mechanical properties evolution. In prestress structures, in the first concrete is completely subjected to compressive stresses. With time, due to relaxation of the prestressed cables and applied load, some tensile stresses may take place in the concrete. So, it is necessary to know the value of the residual mechanical properties after creep effect.The work which concerns only with basic creep (where there is no drying), includes an experimental part and a numerical part. In the experimental part, compressive and tensile (Brazilian) creep tests were carried out on the concrete using different loading levels that applied at different ages of concrete.At the end of each creep test a strength test was carried out on the same concrete for determining the creep effect on the residual mechanical properties. To evaluate the effect of quasi-instantaneous loading in compression and then in tension, some preloading compressive tests were carried out. These tests were accomplished especially to distinguish the effect of quasi-instantaneous effect from that of creep. A quasi-instantaneous compressive test was achieved until a given level and then a Brazilian strength test was carried out to evaluate the effect of compressive preloading on the tensile strength.Numerically, a mesoscopic model was developed for simulating creep and mechanical properties after creep had taken place. The reason for which this mesoscopic technique was used is related to the fact that under the considered loading level of concrete, only the cement paste creeps while the aggregate act as an obstacle to this creep. As a result, tensile stresses arise at cement past-aggregate interface leading to micro cracks at this zone. With this technique, creep strain can generate some damage at mesoscale without any coupling between creep and damage as in sence phenomenological models.



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