Contribution à la modélisation numérique du comportement au feu des voiles en béton armé
Résumé
L’étude présentée s’appuie sur des résultats expérimentaux obtenus dans le cadre du benchmark Vulcain. Ce benchmark consiste en la simulation du comportement thermomécanique de trois voiles en béton armé de 0,20 m d’épaisseur, 3,00 m de hauteur et 1,20 m de largeur, exposés au feu ISO 834. Chacun des voiles diffère des trois autres par le chargement mécanique appliqué en tête de voile, à savoir 0, 100 et 1100 kN.
La première partie de l’étude consiste en la modélisation du comportement thermomécanique non linéaire du béton à l’aide de la loi de comportement d’élasticité couplée à l’endommagement de Mazars. Aussi, un choix judicieux de l’identification des paramètres du modèle a permis de décrire de manière satisfaisante le comportement monotone du béton à haute température, et d’accéder ainsi à des états d’endommagement réalistes. A cet égard, deux approches de régularisations ont été exploitées pour l’identification des paramètres du modèle, à savoir l’approche de Hillerborg par la calibration du modèle de Mazars en traction à partir de l’évaluation de l’énergie de fissuration en flexion 3 points, et celle de la formulation non locale du modèle de Mazars. Toutefois, une formulation non locale traduit un endommagement réparti et plus important, ce qui peut également avoir des conséquences sur le comportement global.
Après avoir identifié les paramètres du modèle de Mazars à l’aide des résultats des essais réalisés sur le béton utilisé dans le cadre du benchmark, les simulations numériques des voiles ont été effectuées, à l’aide du code de calcul par éléments finis CAST3M. Les résultats montrent que le calcul effectué avec le modèle retenu est capable de reproduire le comportement global observé expérimentalement, excepté pour le voile ayant un chargement mécanique appliqué en tête de 1100 kN. Ceci s'explique par la non prise en compte dans le modèle de Mazars de la déformation thermique transitoire constatée expérimentalement qui caractérise le comportement du béton lorsqu’il est soumis en même temps à un chargement mécanique et un chargement thermique.
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