Contribution à l’étude du comportement des dalles en béton arme et fibre sous sollicitation de choc
par Mahmoud Razani
Thèse de doctorat en Génie des matériaux - Matériaux macromoléculaires et composites
Sous la direction de Patrice Hamelin.
Soutenue en 1990
à Lyon, INSA , en partenariat avec LBS – Laboratoire des Bétons et Structures (Lyon, INSA) (laboratoire) .
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Résumé
L'objet de la présente recherche est l'étude du comportement des dalles en béton armé fibreux vis-à-vis des chocs mous. Dans le chapitre bibliographique, nous présentons, dans un premier temps, les principales méthodes de calcul de systèmes simples et à masse répartie; ensuite les campagnes d'essais à grande échelle de dalles en béton armé, destinées à fournir des formules empiriques de dimensionnement ; enfin, les expérimentations visant à mettre en évidence l'influence des principaux paramètres (caractéristiques du matériau, géométrie de l'éprouvette, sollicitation appliquée) sur le comportement mécanique des échantillons (résistance maximale, énergie de déformation, mode de ruine). Le deuxième chapitre concerne la caractérisation expérimentale des matériaux : nous menons en évidence l'influence de la vitesse de chargement sur la loi de comportement des matériaux sollicités en compression simple. Le troisième chapitre est consacré à l'expérimentation des dalles soumises à des chargements statique et de choc. Les déformations et déplacements à plusieurs endroits de la surface et des sections de la dalle, ainsi que la charge au centre, sont analysés. Les courbes charge-flèche et moment-courbure sont établies. La première partie du dernier chapitre concerne le calcul des courbes moment-courbure des sections à l'aide d'un programme numérique prenant en considération les lois de comportement complètes des matériaux. Dans un second temps, la réponse en courbure des dalles à la sollicitation de choc est calculée à l'aide d'un logiciel basé sur la méthode des élément finis et sur la considération de diagrammes moment-courbure bilinéaires des sections de béton armé, et de fonctions Je chargement quelconques. La troisième partie concerne la modélisation de la dalle et de ses appuis élastiques en système masse-ressort non amorti à 2 degrés de liberté, et le calcul numérique de ce système par une méthode de type pas-à-pas, prenant en considération les changements de rigidité de flexion dus à la fissuration du béton et à la plastification des aciers Enfin, nous proposons une méthode de dimensionnement simplifiée basée sur la considération d'un chargement de type créneau et d'une modélisation de type élastoplastique parfait de la courbe moment-courbure.
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Titre traduit
= Impact behaviour of fibre reinforced concrete slabs
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Résumé
[The aim of our work is to determine the characteristics induced in the behaviour of reinforced concrete slabs under impact of deformable projectiles, by mixing metallic fibres with concrete. In the bibliographic chapter, we first present the essential computation methods for one-degree and distributed-mass systems, and large-scale tests of slabs intended to give empirical formulas direct! y used in design of particular buildings. Then, we lay out principal tests showing the influence of parameters such as material characteristics, shape of specimen, and loading conditions, on the mechanical behaviour of specimens (pattern of failure, strain energy, -strength,. . . ). Second chapter concerns static and impact instrumented tests carried out on materials, showing the influence of strain rate on the compression stress-strain curve. The third chapter describes static and impact tests on slabs. Deflections and strains at different points of the slab and sections, and also the load, are measured. Load-deflection and moment-curvature curves are deduced. In the last chapter, first, moment-curvature curves of sections are computed from stress-strain curves of materials, by a numerical method taking into account post-rupture part of concrete tension stress-strain curve. Secondly, impact response of slabs is computed, using a finite element numerical code, considering bilinear moment-curvature curves. Third part concerns numerical computation by modelling the slab and its elastic support into undamped two-degree spring-mass system, considering variations of flexibility coefficient at cracking and plastification. Last part contains a simple method based on rectangular load function and bilinear elastoplastic moment-curvature curves. ]
