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Simulation du comportement sous impact de structures en béton armé

دسته بندی: ساخت و ساز
ویرایش:  
نویسندگان: Guillaume Hervé  
سری:  
 
ناشر: Laboratoire de Mécanique et Technologie ENS Cachan / CNRS / Université Paris 6 
سال نشر: 2005 
تعداد صفحات: 187 
زبان: French 
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) 
حجم فایل: 17 مگابایت 

کلمات کلیدی مربوط به کتاب شبیه سازی رفتار تحت تاثیر سازه های بتن مسلح: رفتار سازه بتن مسلح تحت ضربه

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توضیحاتی درمورد کتاب به خارجی

DÈS LES PREMIÈRES CONSTRUCTIONS D’INSTALLATIONS À LA SENSIBILITÉ AVÉRÉE, un soin très particulier a été porté au risque d’impacts accidentels d’aéronefs de natures variées. Ce risque évalué, les ingénieurs et les chercheurs se sont penchés sur la modélisation et le dimensionnement desdites installations soumises à des impactsd’avions de tourisme et militaires, avec les moyens à leur disposition à leurs époques. Les études probabilistes menées alors et les dispositions gouvernementales – aména- gement de couloirs aériens adaptés – plaçaient l’éventualité d’un impact d’avion com- mercial hors du cadre raisonnable d’occurrence considéré. Les événements terroristes et tragiques du 11 septembre 2001 ont bouleversé, outre nos consciences, les probabi- lités. Dès lors, ce phénomène est devenu une réalité à prendre en considération dans le dimensionnement de structures sensibles. La plupart de celles-ci sont en béton armé, mis à part les enceintes d’usine nucléaire qui sont en béton précontraint. Les méthodes pour représenter les projectiles classiques ne sont pas transposables aux avions d’aussi grande taille et déformables que ceux considérés vis-à-vis des tailles des cibles. Les modèles phénoménologiques représentant le comportement du béton armé en dyna- mique rapide sont parfois riches mais pourvus d’une robustesse numérique discutable lorsqu’on les implante dans les codes explicites courants. Dans ce contexte, les objectifs que nous avons établis avec la Direction des Appli- cations Militaires du Commissariat à l’Energie Atomique se tiennent à deux grands axes : – Développer un modèle prédictif fiable pour fournir des moyens de dimensionner un élément de structure soumis à un impact susceptible de perforer un voile de béton – Compléter cette première démarche par un outil de dimensionnement pour les structures impactées, donc : être capable de conduire des simulations à moindre coût de l’impact d’un avion sur une structure complète de même échelle que l’aéronef. Compte tenu du cadre et des objectifs définis plus haut, nous avons été amenés à un certain nombre de choix : – Il est nécessaire d’envisager des modèles très représentatifs des phénomènes se produisant dans un béton sollicité en dynamique rapide qui ne sont pas limi- tés par leur robustesse numérique. Ceci constitue un certain nombre de difficul- tés car les modèles font appel à des fonctions seuils multi-surface, à des fonc- tions qui peuvent rapidement conduire à des phénomènes d’overflow numé- riques ; ces lois de comportement sont en outre implantées dans des codes ex- plicites de dynamique rapide dans lesquels les états d’équilibre ne sont jamais vérifiés au terme de chaque itération, risquant de fournir des résultats assez dis- cutables. L’ensemble de ces problèmes recouvre, non exhaustivement, ce que nous avons appelé précédemment la robustesse numérique de la loi à amélio- rer. Dans ce cadre phénoménologique, l’étude s’appuie plus particulièrement sur les travaux de F. Gatuingt [Gat99], reposant eux-même sur les travaux de J. Mazars [Maz84] et Gurson [Gur77], s’inscrivant dans la continuité d’un certain nombre d’études menées au LMT-Cachan et au CE-Gramat. Notre étude s’appuie par ailleurs sur des campagnes d’essais menés au laboratoire Sandia par Sugano et al. voir [Sug93a] et [Sug93b], qui peuvent permettre de valider la robustesse numérique et phénoménologique de la loi implantée dans le code LS-Dyna3D. – L’autre problématique inhérente au cadre défini plus haut est la construction de signaux d’efforts en temps et espace représentatifs des phénomènes considérés. En effet, les méthodes développées antérieurement par Riera [Rie80] n’ont guère évolué car elles étaient bien adaptées et assez bien représentatives des situations envisagées, comme cela a été confirmé, voir [Ban93]. Toutefois ces méthodes simples et robustes – et bien adaptées aux avions militaires et de tourisme de di- mension très réduite par rapport aux installations – ne sauraient être utilisables dans les domaines de notre étude où les installations sont de taille bien moindre que celle des projectiles susceptibles de les percuter. En outre, les géométries des installations sur lesquelles ces diagrammes étaient appliqués justifiaient les angles d’impact, qui ne sont physiquement pas plausibles dans les situations de notre étude. Dans les méthodes classiques, les structures sont très élancées, l’im- pact peut être considéré comme normal. Nous avons donc opté pour une modélisation du signal d’impact dont les répar- titions spatiale et temporelle sont héritées d’un calcul (essai dit « virtuel ») par un transfert de champs des forces d’impact s’appuyant en premier lieu sur l’ap- proximation diffuse développée par Nayroles, Touzot et Villon, voir [Nay92], à l’UTC. Cette carte des efforts en temps est transmise de l’échelle temps et espace fine vers autant de modélisations à échelle en temps et espace plus grossière que nécessaire dans le cadre d’une étude d’ingénierie classique. Le travail reprend donc cette problématique selon l’organisation suivante : – Le premier chapitre présente le contexte général de l’étude. Il traite des notions de chocs réputés dur et mou. L’accent est mis sur le comportement du béton en Introduction 3 dynamique rapide, les approches usuelles de modélisation du signal d’impact, les méthodes de dimensionnement usuelles dans le cadre des chocs mous ( ap- proches empiriques, domaines de validité ) et dans le cadre des chocs durs. – Dans un second chapitre, la question de l’implantation numérique robuste de la loi de comportement adaptée dans le code LS-Dyna3D est abordée. Bien que la partie implantation numérique et sa robustesse ait été une partie importante de notre approche du traitement des impacts durs, le modèle phénoménologique est présenté en détail. Le traitement implicite, au sein d’un code explicite, de la partie viscoplastique de la loi de comportement y est exposé. Dans un dernier temps, la stratégie adoptée pour contourner les problèmes d’overflow est expo- sée. – La pertinence et la robustesse des travaux exposés dans le second chapitre sont éprouvées dans le troisième chapitre par l’exposé des résultats des simulations des essais menés par [Sug93a] portant sur l’impact de réacteurs idéalisés sur des murs en béton armé. Les protocoles expérimentaux et leur dépouillement menés par Sugano – cf. [Sug93a] et [Sug93b] sont présentés et confrontés à nos simula- tions. – Les impacts mous et la modélisation du signal d’impact sont abordés dans le quatrième chapitre, les diverses méthodes envisagées sont exposées ainsi que leurs divers avantages et inconvénients, pour indiquer enfin la méthode qui a fait l’objet de notre choix. Ces méthodes ont été développées dans le cadre d’un transfert entre des maillages pourvus de lois de comportements linéaires, mais la dernière évolution exposée est applicable au non-linéaire. –Les méthodes exposées sont testées sur des cas élastiques et anélastiques. Puis la dernière évolution de la méthode proposée est mise à l’épreuve dans le cadre du dernier chapitre au travers de l’impact d’un avion commercial gros porteur sur une installation fictive mais très représentative d’un bâtiment en projet, dans le cadre de cette dernière partie.

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