Academic literature on the topic 'Poutres mixtes'

This paper presents a summary of the first part of a general research program on the nonlinear theory of composite beams and columns. The paper deals with the experimental study of simply supported composite beams, submitted to uniaxial bending about the major axis. Test results are compared with theoretical results obtained from an elaborate nonlinear analysis.A total of eight composite beams have been tested, four of them with special dowels welded to the wide-flange section web, and steel plates welded at both ends, in order to limit sliding between steel and concrete.By adequately adjusting the concrete stress–strain curve measured on control cylinders, to take into account the effects of strain rate, strain gradient, and steel reinforcement confinement, we obtain a theoretical ultimate bending moment identical to the experimental moment, and a deflection at rupture 10% smaller than the measured one. Key words: reinforced concrete, stress–strain curve, bending, ultimate moment, ultimate deflection, nonlinear theory, composite beams, composite sections.

Les planchers mixtes bois - béton sont une solution pertinente en construction neuve comme en réhabilitation. Ce travail de recherche s'inscrit dans une volonté de favoriser l'essor de la construction mixte bois - béton en France. Il vise une meilleure connaissance des phénomènes affectant le comportement mécanique ou thermomécanique de la connexion bois - béton. En comparaison de procédés constructifs traditionnels, relativement peu de recherches ont été menées concernant le comportement d'un système de connexion mixte sous conditions accidentelles de séisme et d'incendie. Ces deux points sont ici abordés via une approche expérimentale puis numérique. Dans ce contexte, plusieurs campagnes expérimentales ont été réalisées.24 essais Push Out ont été réalisés à température ambiante sur le système de connexion mixte bois-béton par tirefonds métalliques SBB. 12 essais Push Out ont suivi un chargement cyclique alterné et 12 autres ont suivi un chargement statique monotone. Les essais ont montré un comportement ductile de la connexion et une bonne résistance mécanique du système. Les essais sous chargement cyclique ont assuré de la capacité du système à dissiper de l’énergie et de quantifier la perte de résistance de la connexion sous chargement alterné. Des modèles descriptifs ont été adaptés afin de mettre en équation les courbes force-déplacement expérimentales.Afin d’étudier plus précisément les phénomènes locaux intervenant entre le bois et le connecteur, une campagne d’essais complémentaires a été menée. Elle consiste en 16 essais d’arrachement du connecteur mis en place dans du lamellé-collé et 3 séries de 16 essais en enfoncement de différentes parties du connecteur (filet, partie lisse) dans du bois lamellé-collé. La connaissance du comportement de la connexion pour ces phénomènes locaux a permis d’alimenter plusieurs modèles prédictifs (numériques et analytiques) du comportement au cisaillement de la connexion. Ces derniers présentent une bonne corrélation avec les essais Push-Out réalisés précédemment.Afin d’apprécier le comportement sous incendie des planchers mixtes bois-béton, des essais sous feu ISO 834 ont été menés. La base de données sur les essais sous incendie des planchers mixtes SBB est composée d’un essai sur plancher mixte chargé (dimensions 5.35m x 3.5m) et d’une série d’essais au cisaillement sur trois configurations différentes de connexion mixte bois-béton. Ces derniers essais fortement instrumentés en thermocouples ont permis de valider les modèles thermiques numériques également développés dans ce travail. Les modèles thermiques et thermomécaniques couplés réalisés sous Abaqus© ont permis de confirmer l’échauffement limité des connecteurs bois-béton en situation d’incendie ainsi que de quantifier les dégradations de rigidité et de résistance de ces derniers. Ainsi le comportement mixte des planchers mixtes bois-béton peut être assuré en situation d’incendie sous réserves de sections suffisantes
Timber - concrete composite structures are competitive technical solutions for new building construction as well as in refurbishment. This work aims at promoting timber - concrete construction in France thanks to a better knowledge of mechanical and thermo-mechanical behavior of the fasteners. Regarding more traditional buildings systems, few researches were lead about seismic and fire design of timber concrete structures. Particular emphasis is put on those two points in this study through experimental, analytical and numerical approaches. As a matter of fact, several experimental campaigns were lead. 24 Push Out tests have been carried out at ambient temperature on the SBB timber-concrete composite system. The test program involved 12 Push Out tests under cyclic loading and 12 Push Out tests under monotonic loading. Experimental results brought to light the good mechanical performances as well as the large ductility reserve of SBB timber-concrete connection system. The cyclic tests have revealed the system ability to dissipate energy and allowed quantifying the loss of rigidity and resistance of the system. Descriptive models (Foschi, Dolan, Richard) have been adapted to reproduce to the experimental load-slip curves.In order to get further insight into the local phenomenon taking place between timber and the SBB connector, a second test program was devised. The tests involved 16 Pull Out tests (connector from timber) and 3 series of 16 embedment tests og various parts of the connector in glue laminated timber. Thanks to these experimental results, a better understanding of the SBB behavior has been reached. Predictive models are provided for numerical and analytical modeling of timber - concrete fasteners. Those models show good agreement with the Push Out tests introduced in previous part.In order to assess the fire behavior of timber - concrete composite floor system with the SBB connection system, fire tests were conducted according to ISO 834 standard. Fire results database with SBB timber - concrete connection includes a full-scale fire floor test (floor dimensions are 5.35m x 3.5m) and several fire Push Out tests based on three different timber - concrete composite beam sections. Fire Push Out tests were heavily instrumented with thermocouples in order to allow the validation of thermal models developed in this thesis.Thermal and thermomechanical coupled simulations were conducted with finite element software Abaqus©. These models demonstrate the good performances of timber-concrete composite structures subjected to fire. Heating of the elements and loss in shear resistance and stiffness of the connection system were quantified. Furthermore fire design rules are proposed for timber - concrete structures. Fire behavior analysis pointed out that thermal dilatation of concrete must be considered in fire design of timber-concrete composite structures

Deux types de modèles applicables à l'analyse globale de poutres mixtes acier béton sont présentés et analysés dans le mémoire de thèse. Le modèle analytique, basé sur la théorie élastique des poutres, permet le calcul du glissement et de son influence sur les flèches de poutres mixtes simples et continues. Le comportement non linéaire de la poutre mixte est étudié au moyen d'une modélisation par éléments finis. Une formulation par éléments de coque est utilisée pour représenter la dalle et la poutre métallique. La connextion est formulée par des éléments de poutre courts. Le modèle éléments finis tridimensionnel est validé par la confrontation à des résultats expérimentaux de différentes sources. Il s'avère être efficace pour représenter l'influence du glissement et de la fissuration du béton sur la raideur de la poutre mixte. Des exemples numériques illustrent l'application des modèles à l'analyse globale de poutres simples, continues et planchers mixtes

En situation d'incendie, la dégradation des propriétés mécaniques des matériaux constitutifs d'une structure peut sensiblement en modifier le comportement global. Ainsi, lors d'essais au feu ou de sinistres réels, des flèches significatives sont observées sans ruine globale du plancher. Ceci traduit l'activation d'un mécanisme basé sur une borne supérieure de plasticité en grands déplacements et appelé effet membrane. Ainsi, malgré la perte des propriétés du béton, de l'acier d'armatures et de l'acier de construction des poutres connectées à une dalle en béton armé ou mixte acier-béton, la capacité portante de cette dalle se définit comme une fonction croissante de sa flèche. En pratique, le comportement complexe des planchers mixtes acier-béton peut être appréhendé par des modèles dits simplifiés ou avancés, suivant le niveau de précision souhaité. La méthode analytique FRACOF permet par exemple d'étudier un plancher global à température élevée, en se basant sur les modèles de comportement simplifiés des matériaux, acier et béton, définis dans les Eurocodes. Par cette méthode, la capacité portante d'une dalle peut alors être déterminée en tenant compte des profilés métalliques connectés à la dalle, et de l'activation d'un effet membrane en grands déplacements. Cette méthode analytique a été validée par une comparaison à des modèles éléments finis, ainsi qu'à des résultats d'essais au feu en grandeur nature. Elle est applicable à des profilés en acier laminé à chaud avec des portées pouvant atteindre 20 m. Or le franchissement de ces portées nécessite des sections de poutre à forte inertie, afin de limiter les flèches du plancher en service. Pour limiter la quantité d'acier que requerraient de telles poutres, le recours à des poutres cellulaires est une solution pratique et esthétique. Un modèle élément finis de poutres cellulaires en acier seul et mixtes est proposé dans le cadre de la thèse de doctorat. Le comportement thermo-mécanique des poutres cellulaires en acier seul est modélisé sous le code Cast3M. Les poutres mixtes sont modélisées en combinant un calcul de transfert thermique sous Cast3M et une analyse mécanique sous ANSYS. Les poutres en acier et la dalle en béton ou mixte sont représentées par des éléments de type coque. Les connecteurs sont représentés par des éléments de type poutre. Ce modèle tridimensionnel tient par ailleurs compte des non-linéarités matérielle et géométrique. Il est confronté à des résultats d'essais à températures normale et élevée. La validation du modèle est suivie d'une comparaison à une méthode analytique existante pour en vérifier la précision et le degré de conservatisme. Les poutres cellulaires sont ensuite étudiées en tant que partie intégrante de planchers mixtes acier-béton sous incendie. Un essai en grandeur nature sous feu réel met en évidence l'activation d'un effet membrane en présence de poutres cellulaires non-protégées, sans ruine du plancher. Les résultats de l'essai sont utilisés pour calibrer un modèle élément fini tridimensionnel. La calibration est effectuée en s'appuyant sur la distribution des températures dans les différents composants du plancher, la durée de résistance au feu, la forme des déformées et les modes de ruine. Ensuite, le modèle, qui peut reproduire le comportement thermo-mécanique d'un plancher mixte, est utilisé pour évaluer une proposition d'extension de la méthode FRACOF à des planchers mixtes comportant des poutres cellulaires.

Reproduction de : Thèse doctorat : Génie civil et mécanique : Reims : 2009. Reproduction de : Thèse doctorat : Génie civil et mécanique : Dalian University of Technology : 2009.
Thèse rédigée en anglais - Résumé en français et en anglais. Thèse soutenue en co-tutelle. Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. p. 121-132.

La présente thèse consiste à effectuer une étude numérique et optimisation de conception des poutres mixtes acier-béton assemblées par collage. Ce type de poutre mixte dispose d’avantages particuliers par apport à la poutre mixte traditionnelle au niveau du transfert des efforts entre le béton et l'acier et la liaison béton-acier. Elle est devenue de plus en plus attractive dans le secteur industriel. L'objectif de ce travail est de fournir une compréhension fondamentale, de proposer un modèle numérique et de donner une optimisation de conception des poutres mixtes acier-béton assemblées par collage…
In this thesis, numerical study and design optimization problems for the bonded steel-concrete beam are addressed. The steel-concrete composite beam bonded by adhesive has its particular advantages over the traditional composite beam and is attracting increasing attentions. The aim of the present study is to provide a fundamental understanding as well as the computational framework of numerical simulation and design optimization of bonded composite beams…

L'objectif de ce travail est de rendre plus compétitif les ponts mixtes à poutres pour des petites et moyennes portées. Dans cette optique, des innovations doivent être apportées pour simplifier leur conception et leur réalisation. En particulier, l'entretoisement intermédiaire de ces ponts est coûteux car il nécessite la réalisation de soudure sur le chantier. Or, le rôle de cet entretoisement est mal connu et repose sur des principes empiriques. Ainsi, la pertinence de l'entretoisement est, tout d'abord, analysée. La simulation numérique par la Méthode des éléments Finis est alors utilisée. Cette modélisation nécessite la prise en compte de différents phénomènes physiques : la représentation tridimensionnelle du problème, les lois de comportement des matériaux et les sollicitations. La vitesse des véhicules est aussi considérée afin d'appréhender la réponse dynamique des ouvrages sous le passage d'un convoi ferroviaire de type TGV. La pertinence du modèle numérique développée est confrontée à une expérimentation en laboratoire d'une structure représentant un pont réel à échelle réduite. Enfin, un nouveau type d'entretoisement en béton est développée et valider par des essais en laboratoire et par une simulation numérique.

The aim of this thesis is to assess the time-dependent behavior of a new kind of composite railway bridge deck composed by two precambered and prestressed beams. The method used until now to design these bridge decks is a simple classical computation method with a variable modular ratio. They have been placed only with simply supported spans up to 26 m.

It is now considered to apply this construction method for the building of continuous bridges (with larger spans) by connecting simply supported decks on their supports. It is known that this kind of construction will induce an additional and strong time-dependent redistribution of internal forces within the structure. It was felt that an in-depth understanding of the influence of the concrete time-dependent effects in this kind of composite structures is needed before proceeding with the design of statically indeterminate bridges. Two cross-section analysis programs applying the principle of superposition were developed: the first used the age adjusted effective modulus method and the second the step-by-step method. However, it is known that the delayed behavior of concrete does not fully comply with the principle of superposition. It appears that after a period of compression creep, creep recovery is significantly less than predicted by the superposition principle. In the construction phases of this bridge deck, the concrete fibers belonging to the bottom side of prestressed beams undergo a stress/strain history of significant unloading when the permanent loads are applied step-by-step. Moreover, these methods assume that the relative humidity remains constant. Finally, a lot of bridge decks are heated in order to transfer the prestressing as soon as possible. To evaluate more finely the time-dependent effects of concrete in such composite (and rather complex) structures with variable loading history, several steps have been carried out:

-Analysis of the influence of the heat treatment applied in the workshop and the level of applied stress on the creep and the shrinkage of the concrete.

-Analysis of the recovery phenomenon of the concrete resulting in the selection of the two-function method with the recovery function proposed by Yue and Taerwe.

-Development of a cross-section analysis program applying the two-function method to take into account more finely the recovery phenomenon, what resulted in a optimization of the phases of construction of the bridge decks by decreasing the minimum age of concrete before prestressing from 40 hours to 20 hours.

-Development of a structural analysis program with beam finite elements and applying the two-function method,what has resulted in an optimization of the phases of construction of continuous bridges composed by the junction of two bridge decks.

-Proposition of a modelling based on the understanding of the physico-chemical phenomenona which are at the origin of the delayed effects and coupled to a local analysis of the evolution of the degree of hydration and the internal relative humidity in order to take into account the changes of the boundaries conditions in terms of heat and moisture exchanges occurring along the construction history of the bridge decks in the evaluation of their long-term behavior. For each component of the delayed strains (the thermal strain, the autogenous shrinkage, the desiccation shrinkage, the desiccation creep, the basic creep), a modelling has been proposed.

-Development of a cross-section analysis program based on the numerically stable algorithm with increasing time steps for integral-type aging creep proposed by Bažant and including the different components of the delayed effects according to the proposed modelling.

The results seem to be very promising since it was possible to reproduce in a more realistic way the evolutions of the measured strains of the composite railway bridge deck instrumented in June 2000 and situated near Brussels South Station.

L’objectif de cette thèse est de prédire le comportement à long terme de structure mixte type pont-bac composée de poutres préfléchies, précontraintes et construites par phases. A l’heure actuelle, ils sont dimensionnés à l’état limite de service par une méthode traditionnelle pseudo-élastique avec un coefficient d’équivalence acier-béton variable. Il est envisagé d’étendre ce type de construction à la réalisation de viaducs hyperstatiques permettant de franchir de plus grandes portées en établissant une continuité entre deux travées au droit de leur support commun. Il est connu que ce type de construction induit une importante redistribution des efforts internes dans la structure. Il est donc indispensable d’évaluer très finement l’influence des effets différés du béton sur ce type de construction. Deux programmes généraux d’analyse de section basés sur la méthode du module effectif ajusté et la méthode pas-à-pas ont tout d’abord été développés. Ces méthodes appliquent le principe de superposition. Des limitations propres à ces méthodes ont été relevées pour des historiques où le béton subit plusieurs déchargements significatifs par rapport à son état de contrainte initial juste après le transfert de la précontrainte. Ces méthodes ont aussi l’inconvénient de supposer une humidité relative constante. Enfin,pour pouvoir être mis en précontrainte le plus tôt possible, les ponts-bacs sont chauffés. Les caractéristiques de retrait et de fluage s’écartent de celles déterminées en laboratoire sur des éprouvettes conservées à 20°C. Pour lever les limitations des méthodes classiques et évaluer plus finement l’état de contrainte et de déformation à long terme dans ce type de structure, plusieurs étapes ont été effectuées :

-Analyse de l’influence d’un traitement thermique appliqué dans les mêmes conditions que celles effectuées chez le préfabricant ainsi que du niveau de contrainte appliqué sur les déformations différées du béton.

-Analyse de l’influence de l’application de déchargements à des âges divers sur les éprouvettes de béton permettant de mettre en évidence le fait que la méthode dite aux deux fonctions avec la fonction de recouvrance proposée par Yue et Taerwe reproduit la plupart des résultats expérimentaux de manière très satisfaisante.

-Développement d’un programme d’analyse en section suivant la méthode pas-à-pas étendu à la méthode aux deux fonctions afin de mieux tenir compte de la recouvrance, ce qui a permis d’optimiser les phases de préfabrication des ponts-bacs en changeant l’instant de mise en précontrainte. Les simulations ont montré que si le béton du pont-bac est chauffé, la mise en précontrainte peut s’effectuer à 20 heures d’âge du béton.

-Développement d’un programme d’analyse de structure au moyen d’éléments finis de type poutre et dont l’algorithme de résolution applique la méthode aux deux fonctions, ce qui a permis d’optimiser les phases de construction de viaducs hyperstatiques constitués par la jonction de deux ponts-bacs.

-Proposition d’une modélisation fondée sur la compréhension des phénomènes physico-chimiques à l’origine des effets différés et couplée à une étude locale de l’évolution du degré d’hydratation et de la teneur en eau permettant de tenir compte des changements de conditions aux limites en terme d’échange de chaleur et d’humidité qui ont lieu au cours de l’histoire des ponts-bacs dans l’évaluation de leur comportement à long terme. Pour chaque composante des déformations différées (le retrait thermique, le retrait endogène, le retrait et le fluage de dessiccation, le fluage fondamental), une modélisation a été proposée.

-Développement d’un programme d’analyse de section basé sur une approche incrémentale avec l’algorithme récursif et exponentiel proposé par Bažant et dans lequel les composantes des effets différés ont été intégrées suivant la modélisation proposée.

Les résultats sont encourageants car ils ont permis de reproduire de manière beaucoup plus réaliste les évolutions des déformations mesurées dans le pont-bac instrumenté à Bruxelles.

Doctorat en sciences appliquées
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La premiere partie du travail concerne une etude experimentale, par essais sur eprouvettes, de l'effet des bacs en tole mince nervuree mettant en evidence la diminution de resistance des connecteurs et la presence d'une branche de dechargement dans leur loi de comportement au cisaillement. Par ailleurs, des essais de poutre ont permis de montrer un comportement nettement plus favorable des connecteurs en place dans la structure. La deuxieme partie concerne l'adaptation d'un modele numerique existant et une etude parametrique a l'aide de ce modele afin d'optimiser le dimensionnement des poutres de plancher mixte pour les faibles degres de connexion. A l'etat limite ultime, on demontre que l'on peut employer une methode classique de l'eurocode 4 jusqu'a des degres de l'ordre de 0,2 a condition d'adopter une definition convenable de la resistance des connecteurs. De meme, a l'etat limite de service, des formules simples ont pu etre etablies, en fonction du degre de connexion et de la portee, permettant une determination precise de la fleche et des contraintes, meme en connexion tres partielle. L'application de ces methodes a des cas tres concrets confirme que l'on peut obtenir des gains sur le poids des profiles metalliques allant de 15 a 25%

The chapter covers the emergence and development of specific LGBTQ film festivals in France, Spain and the UK. The festivals studied are FIRE !! (Barcelona), LesGaiCineMad (Madrid), FICGLB (Barcelona), Zinegoak (Bilbao), Chéries-Chéris (Paris), Ecrans Mixtes (Lyon), Des Images aux mots (Toulouse), the London Lesbian and Gay Film Festival/Flare as well as queer film seasons at Manchester’s Cornerhouse cinema, including POUTfest. Audience responses are used to finesse ideas of how the festivals fit into wider discourses on film festivals in relation to niche designing, space and locality, and responsiveness to community and individual spectators’ needs. The chapter draws on the corpus of written questionnaire responses to programmed films across the festivals.