Caractérisation du comportement en traction du béton sous fortes sollicitations : essais de flexion trois points aux barres de Hopkinson

par Xavier Régal

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Patrice Bailly.

Le président du jury était Gilles Hivet.

Le jury était composé de Patrice Bailly, Gilles Hivet, Franck Delvare, Fabrice Gatuingt, Jean-Luc Hanus, Gaëtan Prod'homme.

Les rapporteurs étaient Franck Delvare, Fabrice Gatuingt.


  • Résumé

    Le béton est un des matériaux de construction les plus répandus. Néanmoins son comportement en traction dynamique n’est pas parfaitement connu. C’est afin de mieux concevoir les structures en béton et de prédire leur ruine dans le cadre d’éventuels accidents industriels qu’il est nécessaire de connaître sa résistance. Cette dernière évolue en fonction des différentes sollicitations auxquelles le béton peut être soumis. Afin de caractériser la résistance en traction d’un béton de type R30A7, ainsi que son évolution en fonction de la vitesse de déformation, différents essais de flexion trois points ont été réalisés que cela soit en statique ou en dynamique. Un dispositif conforme aux normes en vigueur en statique ainsi que le dispositif dynamique des barres de Hopkinson ont été utilisés. Ce dernier permet de réaliser des essais dynamiques en mesurant le chargement et la vitesse en entrée comme en sortie. En plus de l’instrumentation traditionnelle, les essais ont été suivis à l’aide d’une caméra rapide afin de réaliser des mesures de champ de déplacement à l’aide de la corrélation d’images numériques. Des outils utilisant ces champs de déplacement ont été créés afin de suivre au mieux l’apparition et l’évolution de la fissure. L’ensemble de ces moyens de mesures permettent, avec l’aide de différentes modélisations, qui prennent en compte ou non l’endommagement des éprouvettes, de caractériser l’évolution de la contrainte de rupture en traction en fonction de la vitesse de déformation. Ce travail a mis en avant le fait qu’ignorer l’endommagement du matériau lors d’essais dynamiques augmente de manière non négligeable la valeur de la contrainte à rupture déduite des essais.

  • Titre traduit

    Tensile concrete behavior characterization under highs solicitations


  • Résumé

    The concrete is one of the most widely used constructional materials. However, its tensile behavior in dynamic is yet not perfectly known. In order to design concrete structures and predict their collapse in the case of industrial accidents, it is mandatory to know its tensile strength. This property depends on the different solicitations to which the concrete can be exposed. In order to characterize the tensile strength of a R30A7 concrete and its dependence on the strain rate, three points bending tests are performed in static and dynamic cases. For this purpose, the most recent standards are used in the static tests. The dynamic ones are carried out with the split Hopkinson pressure bars. This device allows to perform dynamic tests with both the speed and effort loading measurements. Moreover a high speed camera is used to record these experiments in order to acquire full-field displacement measurements with the help of the digital image correlation. Tools using these fields are created to detect the apparition of the crack in one hand, and to follow the crack propagation in the other hand. All these experimental devices and the use of different models, some of which take in account the sample damage, make it possible to determinate the evolution of the tensile strength depending on the strain rate. This work brings forward the fact that ignoring the material damage increases the tensile strength obtain from the tests.


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