La fissuration des structures en béton est la conséquence des actions combinées des sollicitations d’origine thermique, hydrique, mécanique et chimique. La détermination de la position des fissures et de leurs ouvertures est nécessaire pour quantifier la durabilité de la structure étudiée. Le programme proposé se concentrera sur la création de fissures« macroscopiques » dont l’ouverture est supérieure ou égale à 0,1 mm.
Les actions proposées dans le cadre de la modélisation sont déclinées en trois chantiers intimement liés. Les trois chantiers se baseront en premier lieu sur des résultats expérimentaux existants. Malheureusement, peu de résultats sont disponibles sur la fissuration proprement dite et sur les ouvertures de fissures et certaines expériences de laboratoire devront sûrement être réalisées afin de préciser les modèles. Une harmonisation entre les besoins des différents chantiers sera nécessaire afin d’optimiser le nombre d’expériences de laboratoire nécessaires. Pour chaque nouvelle expérience, une attention particulière sera portée sur la détection de la fissuration et la mesure des ouvertures de fissures.
Pilote Axe 1
Christian LABORDERIE
Laboratoire SIAME
christian.laborderie@univ-pau.fr
05 59 57 44 26
Le premier chantier : « modélisation de la fissuration sous chargement statique monotone » s’intéresse aux effets instantanés des actions mécaniques monotones sur les structures. (cf. Chantier 1.1).
Les modèles de mécanique ont été construits pour représenter les effets mécaniques de la fissuration. La relation contrainte-déformation est calculée en tenant compte par l’intermédiaire de variables internes de la présence de fissures dans le béton, mais la géométrie et la position des fissures n’est qu’indirectement représentée par son action sur les variables mécaniques. Les activités de ce chantier permettront de dégager les méthodes qui permettent de déduire la présence et l’ouverture de macrofissures à partir de l’état (décrit par les variables d’état et les variables internes) de la matière. Ces méthodes seront basées sur des modèles déjà développés et validés dans les différents laboratoires partenaires.
Le second chantier : « Modélisation du comportement thermo-hydro-mécanique du béton » (cf. Chantier 2.1). Le calcul THM des ouvrages en béton repose avant tout sur une bonne connaissance du comportement intrinsèque du béton. On distingue à ce niveau le comportement thermique, le comportement hydrique et le comportement mécanique. Le comportement chimique apparaît quant à lui principalement au jeune âge via ses conséquences thermiques (exothermie de la réaction d’hydratation), hydriques (auto-dessiccation) et mécaniques (évolution des propriétés mécaniques et retrait endogène chimique). Les conséquences de ce comportement peuvent toutefois être quasi-permanentes en raison des systèmes d’auto-contraintes issues d’une hydratation non homogène dans les pièces massives ou de conditions aux limites particulières. Les actions hydriques peuvent être de deux natures : surpression ou dépression conduisant à des comportements très différents non seulement en terme d’endommagement mais aussi en terme de vitesse de fluage, le calcul des pressions étant lui-même un problème non linéaire nécessitant une bonne connaissance du matériau (isothermes, perméabilité…). Enfin l’action thermique, outre une dilatation, entraîne une modification du comportement de l’ouvrage (accroissement de la vitesse de fluage, modification des propriétés physiques à haute température).
Le troisième chantier « modélisation de la fissuration sous chargement cyclique » (cf. Chantier 1.3).
La problématique est exactement la même que celle posée dans le chantier 1.1 avec un degré de complexité plus élevé par la prise en compte de sollicitations cycliques. Ce type de sollicitation rend nécessaire la prise en compte des effets unilatéraux liés à la re-fermeture de fissures et éventuellement des phénomènes liés au glissement entre les lèvres des fissures.
Les méthodes de limitation de la localisation qui sont nécessaires à l’obtention de simulations dans le domaine non linéaire adoucissant et pour le lien avec les ouvertures de fissures ne sont pas toutes applicables, d’autre part les expériences disponibles sont souvent effectuées dans le domaine monotone.
Les activités de cet chantier se focaliseront, au-delà de la création des fissures, sur le problème du comportement cyclique d’une structure fissurée, y compris sous compressions excessives: effet unilatéral provoqué par la respiration des fissures, plastification des armatures,….
