Modélisation de l'écaillage sous incendie des bétons par une approche thermo-hydro-mécanique du comportement : Analyse paramétrique des différents mécanismes d'occurence / Ramez Baydoun ; sous la direction de Fekri Meftah

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : français / French

Béton

Incendies

Éléments finis, Méthode des

Béton -- Détérioration

Classification Dewey : 624

Meftah, Fekri (1968-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Kotronis, Panagiotis (1972-....) (Président du jury de soutenance / praeses)

Ghorbel, Elhem (19..-.... ; chercheur en génie civil) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Millard, Alain (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Benboudjema, Farid (1975-....) (Membre du jury / opponent)

Guezouli, Samy (Membre du jury / opponent)

Institut national des sciences appliquées de Rennes (Organisme de soutenance / degree-grantor)

Ecole doctorale Sciences pour l'ingénieur (Rennes) (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Université Bretagne Loire (Autre partenaire associé à la thèse / thesis associated third party)

Bouygues construction (Entreprise associée à la thèse / thesis associated company)

Laboratoire de génie civil et génie mécanique (LGCGM) (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Résumé / Abstract : L'écaillage du béton sous incendie est une instabilité qui consiste en l'expulsion du matériau béton sous forme d'écailles à partir de la surface exposée au feu. L'analyse du phénomène d'écaillage nécessite comme préalable la compréhension et la caractérisation du comportement à chaud des bétons. Dans cette thèse, un modèle éléments finis THM est développé pour simuler le comportement à haute température, en particulier sous feu à développement rapide, de différents types de béton (dl béton ordinaire à ultra hautes performances). La partie thermo-hydrique du modèle THM est basée sur l'approche à trois fluides en milieux partiellement saturés. Pour assurer la stabilité numérique de modèle dans le cas de feu à développement rapide, nous avons choisi d'une manière pertinente les variables d'état TH pour contrôler la solution du modèle par éléments finis. Le modèle mécanique utilisé est un modèle d'endommagement de type Mazars modifié pour être adapté aux hautes températures. Ce modèle THM est enrichi par un modèle d'écaillage progressif en proposant différents critères de type détachement-flambement ou de type expulsion par flexion confinée. Cette modélisation de l'écaillage conduit à un problème avec frontière et conditions aux limites évolutives. Une stratégie sans remaillage a été développée pour transférer les conditions aux limites THM simultanément avec l'occurrence de l'écaillage. Le modèle est implanté dans le code aux éléments finis CAST3M. Une analyse comparative de différents critères explicatifs de l'occurrence de l'écaillage est menée évaluer leur pertinence et leur capacité à décrire le phénomène et à restituer les observations expérimentales pour différentes classes de béton et de type d'incendie.

Résumé / Abstract : Spalling of concrete under fire is an instability that consists of the expulsion of concrete material in the form of spalls from the surface exposed to fire. The analysis of the spalling phenomenon requires the understanding and the characterization of concretes at high temperature. ln this thesis, a THM finite element model is developed to simulate the high temperature behavior, especially under fast-burning tire, of different types of concrete (from ordinary concrete to ultra-high performance). The Thermo-Hygral part of the THM model is based on the three-fluid approach in partially saturated media. To ensure numerical model stability in case of rapid development fire, we have appropriately chosen the TH state variables to control the solution of the finite element model. The mechanical model used is a modified Mazars model adapted to high temperature. This THM model is enriched by a progressive spalling model by proposing different detachment-buckling or confined bending expulsion type. This modeling of spalling leads to a problem with evolving boundary and boundary conditions. A strategy without remeshing was developed to transfer properly the THM boundary conditions simultaneously with spalling occurrence. The model is implemented in the CAST3M finite element code. A comparative analysis of different criteria explaining the occurrence of flaking is conducted to evaluate their relevance and ability to describe the phenomenon and to reconstruct the experimental observations for different classes of concrete and type of fire.