Dissertations / Theses: 'Poutres mixtes'

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Manthey, Manuel. "Comportement des poutres mixtes bois-béton sous sollicitations accidentelles." Thesis, Rennes, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAR0034.

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Abstract:

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

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Bujnak, Jan. "Analyse globale de poutres mixtes acier béton : approche analytique et modélisation non-linéaire." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00718174.

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Abstract:

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

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Bihina, Gisèle. "Analyse du comportement au feu des planchers mixtes acier-béton constitutés de poutres cellulaires." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00673404.

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Abstract:

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.

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Luo, Yangjun Li Alex Kang Zhan. "Etude numérique et optimisation de conception des poutres mixtes acier-béton assemblées par collage." Reims : S.C.D. de l'Université, 2009. http://scdurca.univ-reims.fr/exl-doc/GED00001013.pdf.

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Abstract:

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.

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Luo, Yangjun. "Etude numérique et optimisation de conception des poutres mixtes acier-béton assemblées par collage." Reims, 2009. http://theses.univ-reims.fr/exl-doc/GED00001013.pdf.

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Abstract:

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…

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Sieffert, Yannick Jullien Jean-François Michel Gérard. "L Entretoisement des ponts mixtes multipoutre ferroviaires." Villeurbanne : Doc'INSA, 2005. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=sieffert.

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Sieffert, Yannick. "L' Entretoisement des ponts mixtes multipoutres ferroviaires." Lyon, INSA, 2004. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2004ISAL0086/these.pdf.

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Abstract:

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.

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Staquet, Stéphanie. "Analyse et modélisation du comportement différé du béton: application aux poutres mixtes, préréfléchies et précontraintes." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2004. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/211146.

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Abstract:

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
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Albitar, Abdel Rahman. "Contribution au dimensionnement des poutres de planchers mixtes realises avec un bac en tole mince nervuree." Rennes, INSA, 1990. http://www.theses.fr/1990ISAR0009.

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Abstract:

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%

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Kaing, Sao Serey. "Etude de solutions innovantes pour le rabotage de poutres de ponts mixtes de petites et moyennes portées." Rennes, INSA, 2008. http://www.theses.fr/2008ISAR0013.

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Zhao, Bin. "Modelisation numerique des poutres et portiques mixtes acier-beton avec glissements et grands deplacements - resistance a l'incendie." Rennes, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAR0008.

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Abstract:

Ce travail est consacre principalement a la modelisation numerique des poutres et portiques mixtes acier-beton avec la prise en compte des effets du glissement a l'interface acier-beton et du second ordre geometrique en presence d'un champ de temperatures evoluant de maniere quelconque. Deux modeles numeriques ont ete mis au point au cours de ce travail, dont le premier est base sur la methode des matrices de transfert et le deuxieme, plus general, par elements finis, est applicable non seulement aux poutres mixtes mais aussi aux portiques mixtes rigides ou souples avec un champ de temperatures quelconque. La confrontation des modeles, d'une part avec d'autres modeles numeriques existants, d'autres part avec des experiences realisees au cticm, en france, sur des poutres mixtes ou a l'etranger sur des portiques mixtes soumis a l'incendie montre une bonne conformite dans les differents domaines d'application des modeles. Par ailleurs, on illustre, de maniere approfondie, les effets de certains parametres sur le comportement des structures mixtes tant a temperature ordinaire qu'aux temperatures elevees. Une methode simplifiee de l'eurocode 4, avec redistribution des moments a partir d'une analyse globale elastique, pour des portiques mixtes contreventes de classe 1, est egalement examinee. Enfin, une partie du travail porte sur de l'experimentation afin de determiner une loi de comportement au cisaillement des connecteurs de type goujon a des temperatures elevees. La loi de comportement, etablie a partir des resultats des essais push-out, n'a pas ete mise en cause lors de l'experimentation des poutres mixtes a l'incendie

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Nguyen, Quang-Huy. "Modélisation du comportement non-linéaire des poutres mixtes acier-béton avec prise en compte des effets différés." Rennes, INSA, 2009. https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01326345.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce mémoire porte sur le comportement des poutres mixtes avec interaction partielle. L'objectif de ce travail est de développer des outils de simulation numérique, capable de prédire le comportement instantané et différé des poutres mixtes acier-béton. La première partie est consacrée à la modélisation du comportement élastique linéaire des poutres mixtes en considérant deux modèles de connexion à l'interface: connexion discrète et connexion continue. Un élément fini avec matrice de raideur "exacte" est développé pour les deux modèles de connexion qui permet une analyse critique de la modélisation de la connexion. Dans la deuxième partie, le comportement différé du béton (fluage et retrait) est abordé à l'aide d'un modèle viscoélastique linéaire. Une solution semi-analytique originale est proposée pour les deux modèles de connexion. Ces solutions permettent d'analyser le comportement au cours du temps des poutres mixtes et d'évaluer les performances des méthodes classiques à un pas. La troisième partie est consacrée à la modélisation du comportement non-linéaire des constituants de la poutre mixte (acier, béton et connecteur). Un modèle élastoplastique avec endommagement permettant de prendre en compte la dégradation du béton est proposé. La quatrième partie est dédiée au développement de trois formulations élément fini (déplacement, équilibre, mixte) afin de simuler le comportement non-linéaire des poutres mixtes. Pour les formulations "équilibre" et "mixte", un algorithme de calcul original est proposé permettant de prendre en compte une charge répartie. Enfin, dans la dernière partie, nous proposons, en première approche, un modèle viscoélastique/plastique pour simuler l'interaction entre les effets différés et la fissuration du béton
This thesis deals with the behaviour of composite steel-concrete beams with partial shear connexion. The goal of this study is to develop and implement numerical tools which are able to predict the short and long-term behaviour of composite steel-concrete beams. The first part concerns the modelling of composite beams in the linear elastic range in which two bond models at the interface are considered: discrete bond and distributed bond. A finite element with exact stiffness matrix is developed in order to conduct a critical analysis of these two bond models. In the second part, the time-dependent behaviour of the concrete (creep and shrinkage) is considered by adopting a linear viscoelastic model. An original semi-analytical solution is proposed for the two bond models. This solution enables the analysis of the time-dependent behaviour of composite beams and to evaluate the performances of simplified viscoelastic approaches for concrete creep. The third part deals with the constitutive modelling of the materials (steel, concrete and connector) based on nonlinear continuum mechanics concepts. A coupled elasto-plastic damage model for concrete is proposed. The fourth part is dedicated to the development of three nonlinear F. E. Formulations (displacement-based, force-based and two-field mixed formulation) for composite beams and for the two bond models. An original state determination, taking into account the element internal load, is proposed for the force-based and two-field mixed formulations. Finally, in the last part, we propose, as a first approach, a viscoelastic/plastic model for concrete in order to simulate the interaction between the time-dependent effects and the cracking of concrete

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Ciutina, Liviu Adrian. "Assemblages et comportement sismique de portiques en acier et mixtes acier-béton : Expérimentation et simulation numérique." Rennes, INSA, 2003. http://www.theses.fr/2003ISAR0016.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce mémoire concerne la réponse sismique d'ossatures non contreventées en portiques métalliques ou en portiques mixtes acier-béton, influencée par le comportement des assemblages. Les assemblages, de type poutre-poteau, en acier ou la partie en acier des assemblages mixtes sont réalisés par des platines d'extrémités boulonnées, utilisant des boulons H. R. à serrage contrôlé. La première partie de l'étude, à caractère expérimental, relate plusieurs séries d'essais effectués à Rennes et à Timisoara ; son objectif est de rechercher des dispositions constructives appropriées en vue d'obtenir un meilleur comportement ductile des assemblages métalliques et mixtes, soumis à des chargements de types monotone et cyclique, ces chargements pouvant être symétriques ou fortement dissymétriques. Une attention particulière est accordée à certains points de détails des assemblages : partie inférieure de la platine boulonnée au moyen d'essais élémentaires de type " T-stub ", type de chanfrein à exécuter pour le soudage des poutres à la platine, renforcement du panneau d'âme du poteau métallique par des doublures, etc. Cette étude a permis de confronter les résultats de l'expérience aux modèles de calcul des normes actuelles, et de proposer quelques recommandations et formules simples permettant un meilleur comportement dissipatif. Une deuxième partie porte sur le calibrage des modèles numériques à l'aide du logiciel DRAIN 2DX, par rapport aux résultats des essais expérimentaux. En utilisant un modèle à fibres pour les éléments de type poutre-poteau, et en intégrant les caractéristiques mesurées des matériaux, on peut arriver à un bon accord avec les résultats d'essais. Pour les assemblages proprement dits, un modèle sophistiqué, basé sur une courbe enveloppe de réponse multi-linéaire incluant un comportement cyclique dégradable conduit également à une simulation convenable des courbes réelles moment-rotation. Dans la troisième partie, qui s'appuie sur des analyses non linéaires dynamiques et sur des données d'accélérogrammes du sol, on s'efforce de tirer parti des comportements des assemblages métalliques et mixtes expérimentés en laboratoire. Cinq portiques, dont un métallique et quatre mixtes sont analysés, en considérant les poutres reliées aux poteaux par des assemblages ayant des comportements similaires à ceux expérimentaux, donc plus ou moins rigides et/ou plus ou moins résistants. L'emplacement des structures a été supposé dans des zones de nature et d'intensité sismiques différentes, en particulier la France et la Roumanie. Les réponses des structures sont jugées en termes d'exigences portant sur les rotations élasto - plastiques des zones dissipatives et les déplacements relatifs entre étages. La réponse en ductilité globale est traduite en termes de facteur de comportement q et de rendement sismique η
The work presented in this report concerns the seismic response of moment resisting steel or composite steel-concrete frames, influenced by the behaviour of their joints. The steel of the beam-to-column joints or the steel part in the case of composite joints are realised by bolted end-plate connections, using HSF bolts with controlled preloading. The first part of the study, having an experimental character, relates several series of tests, performed at Rennes and at Timisoara; its objective is to research the appropriate constructive layouts for an improved ductile behaviour of the steel and composite end-plate beam-to-column connections under monotonic and cyclic types of loading, under symmetrical or strongly unsymmetrical conditions. A particular attention is given to some detail points of the connections: the inferior part of the end-plate, by means of basic experimental tests on “T-stub” subassemblies, bevel type used for welding of beams to the end plates, the reinforcing of the column steel panel of the steel column by doubling plates, etc. This study allowed us to compare the experimental results with those of the models proposed by recent codes and to propose some recommendations and simple formulae in order to permit a better dissipative behaviour. A second part concerns the calibration of numerical models, by the help of DRAIN 2DX computer code, according to the results of the experimental tests. In the case of beam-columns type of elements, using a fibre model and including the measured characteristics of the materials it was proved that we can arrive to a good agreement as compared to the experimental results. As for the connections themselves, a sophisticated model, based on a multi-linear envelope curve of response and including a degrading cyclic behaviour, leads also to an adequate simulation of the real moment-rotation response curves. Into the third part, based on the dynamic non-linear analyses and on soil accelerograms, we try to take advantage of the behaviour of the steel and composite connections tested in laboratory. Five moment frames, from which one metallic and four composite are analysed, considering the beams jointed to columns by connections having a similar behaviour of those tested experimentally, so more or less rigid and/or more or less resistant. The location of the structures was supposed in zones having different nature and seismic levels, particularly in France and Romania. The responses are judged in terms of the required élasto-plastic rotation of the dissipative elements and by the required inter-story drifts. The global ductility response is interpreted in terms of the behaviour factor q and of the seismic performance factor η

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Arroyo, Matus Roberto. "Developpement d'un nouveau connecteur pour les poutres mixtes acier-béton : caracterisation statique, cyclique et simulation numerique du comportemen." Lyon, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1997ISAL0009.

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Abstract:

Les importants avantages propres à la solidarisation de l’acier et du béton entrant dans la construction des poutres mixtes destinées à aux bâtiments sont reconnu depuis déjà plusieurs années. Afin d’optimiser le comportement de ce type de structure, il apparaît nécessaire de proposer des nouveaux systèmes de connexion d'une majeure facilité et rapidité de mise en œuvre sur chantier, plus performants, économiques et compétitifs que ceux de la connexion classique. Ce travail, dont le but principal est d'about à un tel système de connexion, concerne l'étude du comportement d'un nouveau type d'assemblage de cisaillement, développé par notre laboratoire à la demande de la Société SPIT. Il s'agit d'un connecteur de type goujon dont l'extrémité inférieure est soudée à un dispositif spécia1 • Ce nouveau connecteur, fixé à l'aide d'un outil de scellement à cartouches, vise d'une part, à diminuer le niveau d'efforts transmis au béton, et d'autre part, à accepter des déformations plastiques élevées. Des essais normalisés de poussée et des analyses numériques tridimensionnelles ont permis de caractériser et de mieux comprendre le comportement mécanique de ce nouveau connecteur. Sa réponse aux charges cycliques alternées a été étudiée afin d'identifier son comportement vis-à-vis du facteur séisme. Son comportement dans des poutres mixtes acier-béton a été analysé à l'aide du modèle élastoplastique de poutres mixtes de l'INSA de Rennes qui a déjà été l'objet de plusieurs validations avec l'expérience. L'analyse des résultats numériques et expérimentaux nous a permets d'optimiser les caractéristiques géométriques du connecteur initialement conçu et de proposer un produit industriellement facile à réaliser, économique et ductile
The important improvements granted between steel and concrete association in composite beams for buildings are fully appreciated since some years ago. In order to optimise the behaviour of this kind of structures, it is highly important to propose innovative fast fastened connection devices, accomplishing a competitive and a more economical connection performance than the classical ones. The main goal of this Work it is to obtain a connection system with those properties. Therefore, the development of a new shear assemblage device has been carried out by our laboratory at the SPIT-FIXINGS Co request. The invention concerns a headed stud which the lower end is welded to a special steel-sheet support. This new L!LJ connecter, fastened with an autocratically powder-actuated tool, aims to diminish the stress transmitted to the concrete and in the other hand, to accept large plastic deformations. Comprehensive experimental work several three dimensional numerical analysis have been performed to characterize and to obtain a better understanding of the mechanical behaviour of this new connecter. The response to cyclic alternated loading has been studied to identify its comportment under seismic solicitations. The behaviour of composite steel concrete beams holding this new connecter has been studied with an elastoplastic model developed at the ~ INSA of Rennes - France. This model has been previously validated with experimental data. The experiment and analytical work has allowed the optimisation of the geometrical characteristics for the first suggested connecter, to finally propose an industrially made-easy, inexpensive and ductile product

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XU, JI HUA. "Modelisation numerique et etude du comportement de poutres mixtes continues avec phenomenes de semi-continuite et de glissement." Rennes, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAR0009.

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Abstract:

La these presente dans le detail un modele de calcul pour les poutres mixtes acier-beton base sur la methode des elements finis, permettant de prendre en compte dans un cadre de formulation classique le phenomene de semi-continuite dans certaines sections (par exemple du au voilement local) ainsi que le phenomene de glissement a l'interface acier-beton (notamment en presence d'une connexion partielle). Apres un premier chapitre bibliographique permettant de situer la presente etude par rapport a d'autres approches de la litterature, la deuxieme partie de l'expose, a caractere theorique, consiste a developper et a justifier 3 types d'element fini: un element de poutre mixte non connecte a comportement elastoplastique, un element de connexion (ponctuel ou reparti) a rigidite variable, et un element de liaison semi-continue assez original faisant intervenir trois niveaux de rigidite. La troisieme partie est consacree a l'etude de differentes poutres mixtes de facon a mettre en evidence l'efficacite de ce nouveau modele, notamment en presence d'un phenomene de voilement local au niveau d'un appui intermediaire ; dans cette optique, les resultats obtenus sont systematiquement confrontes, a des donnees experimentales issus du laboratoire de structures de l'i. N. S. A. De rennes. Enfin la derniere partie porte sur plusieurs etudes parametriques qui ont ete entreprises pour examiner la validite des methodes de dimensionnement simplifiees de l'eurocode 4, notamment en ce qui concerne l'analyse globale des poutres continues (coefficients de redistribution des moments, ductilite des connecteurs, dissymetrie des travees, amplitude des fleches, stiffening effect dans le beton fissure, etc. ). Une partie de cette etude est egalement consacree a la simulation du comportement des assemblages mixtes de type poutre mixte poteau metallique, en relation avec des etudes experimentales en cours de realisation au laboratoire, et visant a caracteriser au mieux la courbe moment-rotation de l'assemblage mixte

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Buzon, Stéphanie Lydie Emma. "Modélisation du comportement mécanique des poutres mixtes sous charges modérées : réponse élastique et comportement au cours du temps." Université Robert Schuman (Strasbourg) (1971-2008), 2003. http://www.theses.fr/2003STR30020.

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Abstract:

Cette thèse concerne les poutres mixtes constituées de profiles (acier, bois,. . . ). Liés à une dalle de béton armé par le biais d'un dispositif de connexion quelconque. La modélisation du comportement instantané tient compte du gisement à l'interface profile-dalle ainsi que des armatures passives de la dalle. La modelisation du comportement à long terme tient compte du glissement à l'interface, du comportement différé du béton et de celui du matériau du profile le cas échéant par le biais de la formulation incrémentale de la vicoélasticité linéaire. Le modèle proposé a pour principal avantage d'exprimer les variables mécaniques à un pas de temps uniquement en fonction de celles du pas de temps précédent. La programmation de ce modèle a été vérifiée par le biais d'une comparaison numérique à la formulation intégrale programmée par d'autres auteurs. Les simulations du comportement instantané et du comportement à long terme ont été confrontées à des résultats d'essais. Les variables mécaniques de l'ingénierie (contraintes, déformations, flèches. . . ) sont correctement évaluées, contrairement au glissement qui est systématiquement surestimé
This thesis is concerned with the composite beams composed of a girder (steel, wood,. . . ) linked to a concrete slab by any connection system. The elastic analysis accounts for the slip at the slab-girder interface and for the slab reinforcement. The time-dependent behaviour accounts for the slip at the interface. For the time-dependent behaviour of the concrete and those of the girder (if it is composed op a viscoelastic material) according the incremental formulation of the linear viscoelasticity. The proposed approach has to main advantage to express the mechanical variables at a step-time only in function of these of the previous step-time. The computation of this model is checked by means of a numerical comparison with the general integral formulation computed by other authors. The simulations of the elastic behaviour and the time-dependent one are compared to test data. The engineering mechanical variables (stresses, strains, deflections) are accurately evaluated but the slip is always overestimated

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Pham, Hoai Son. "Optimisation et comportement en fatigue de la connexion bois-BFUP pour de nouveaux ponts mixtes." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00003725.

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Abstract:

On s'intéresse dans cette recherche à la valorisation du matériau bois dans les ouvrages d'art. Le concept retenu est une structure mixte bois-BFUP (Béton Fibré Ultra Performant). Ce type de conception possède des propriétés structurales qui ne sont théoriquement pas atteintes par l'utilisation seule du bois ou du béton. Ici, le béton est utilisé en compression et le bois essentiellement en traction. La résistance élevée du BFUP associée à la performance du bois en flexion permet d'espérer la conception d'ouvrages légers, faciles à construire, et utilisant un minimum de matière non renouvelable. Cependant, dans cette solution, la connexion à l'interface des deux matériaux est toujours un point extrêmement sensible, notamment sous les actions de fatigue. Du comportement de l'interface dépend le taux d'augmentation de la résistance et de la rigidité. Cette thèse présente des études théoriques et expérimentales sur la contribution des systèmes de connexion au comportement global de nouveaux ponts mixtes bois-BFUP. Après le chapitre de synthèse bibliographique, un modèle, appartenant à la famille des Modèles Multiparticulaires des Matériaux Multicouches (M4), est développé. Sa résolution analytique pour le cas de la poutre mixte a été réalisée et validée par un calcul aux éléments finis. On met en évidence la bonne prise en compte des déformations de cisaillement dans les couches et de glissement à l'interface. Dans la partie expérimentale, des essais exploratoires en flexion sur des poutres mixtes, équipées de différents systèmes de connexion couvrant toutes les familles, sont présentés. Les résultats ont montré que la solution par collage entre le bois et le BFUP est bien plus performante que les autres solutions, tant en rigidité qu'en résistance. Un prototype d'un tablier mixte bois-BFUP collé à l'échelle 1/3 a été ensuite conçu et quatre exemplaires ont été réalisés. Les tests ont permis de démontrer la bonne tenue en fatigue de la solution par collage. Les résultats positifs ont ainsi ouvert des perspectives pour de nouveaux ponts mixtes.

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HAMADEH, WADII. "Modelisation du comportement non lineaire jusqu'a la ruine de poutres mixtes acier-beton avec un systeme de precontraitne exterieure." Paris 6, 1990. http://www.theses.fr/1990PA066752.

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Abstract:

Cette etude a pour objectif de preparer un modele de calcul non lineaire jusqu'a la ruine des poutres mixtes acier-beton avec un systeme de precontrainte exterieure. Le modele est applicable aux poutres isostatiques et hyperstatiques et qui tient compte des aspects propres d'une part a la poutre et aux materiaux la constituant: une non linearite mecanique caracterisee par le comportement non lineaire du beton et de l'acier du profile et une non linearite geometrique caracterisee par les effets de second ordre dus aux deplacements de la poutre, et d'autre part aux cables exterieurs: la variation de tension liee aux deformations de la poutre et le glissement sur les deviateurs. Plusieurs exemples ont ete traites a l'aide de ce modele. Ensuite, on propose une approche analytique du probleme, a l'etat limite de service et a l'etat limite ultime, dont la precision a ete comparee aux resultats plus rigoureux du modele numerique. Les formules analytiques ont ete etablies dans un cadre assez general. Parmi les points originaux du modele, on indique comment la precontrainte exterieure peut etre concentree et ramenee, a l'aide de torseurs equivalents, le long de la fibre moyenne de la poutre, et comment la position des deviateurs doit etre actualisee progressivement au cours de la deformation de la poutre afin de calculer la surtension des cables

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Bouazaoui, Loubna Delmas Yves. "Contribution à l'étude expérimentale et théorique de structures mixtes acier-béton assemblées par collage." Reims : S.C.D. de l'Université, 2005. http://scdurca.univ-reims.fr/exl-doc/GED00000220.pdf.

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Sorin, Edouard. "Fissuration en modes mixtes dans le bois : diagnostic et évaluation des méthodes de renforcement local." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0264/document.

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Abstract:

Cette thèse s’effectue au sein de l’université de Bordeaux. Ce projet concerne la construction en bois et en particulier la compréhension des phénomènes à l’origine des fissures dans les structures bois. L’un des objectifs étant de concevoir des méthodes efficaces de renforcement local pour les éléments de structure. Pour cela, l’étude se décompose en plusieurs étapes, la compréhension des phénomènes mis en jeu dans la création des fissures sur des bois de construction. Ce travail s’orientera sur la modélisation de fissure en mode mixte, la recherche de solution de renforcement avec compréhension fine de l’impact de types de renforts sur la propagation de la fissure. Cette étude sera accompagnée d’une campagne d’essais, afin de vérifier l’efficacité des renforcements choisis et d’identifier l’impact de l’effet d’échelle sur les modèle de prédiction. Des essais de grandes dimensions seront donc réalisés pour mieux appréhender les effets de groupes et les effets d’échelle sur du matériau d’emploi. On vise ensuite à définir des outils prédictifs de la résistance des systèmes renforcés et de moyens de contrôles pour les Plan d’Assurance Qualité
The purpose of reinforcing assemblies and structural elements inwood is to overcome the resistance limits of the material, by transferring greaterefforts in areas which can lead to premature cracking in structures. The reinforcementsused can be made of steel, composite materials or wood. Their hook can bemechanical (screwed bodies) or by adhesion (structural bonding like glued-in rodsfor example). In both cases, the transfer of solicitations remains poorly known, andthe effect of the beginning and the deflection of crack are not well apprehended. Inengineering techniques, the wood resistance in the reinforced area is neglected, whichis in line with the precautionary principle. Currently, the scientific investigations areinterested in the resistance of those kind of techniques without considering the interactionsbetween the quasi-brittle behavior of the wood and the reinforcementswhich govern the gain in mechanical performance. However, these solutions can leadto a failure caused by the progressive splitting of the wood and the anchor loss ofthe reinforcement. So it seems accurate to propose predictions of the short-termstrength for splitting of reinforced and unreinforced beams, which can be used tofurther exploration of the long-term failure mechanism. That is why, in this study, aglobal prediction model of the ultimate strength of structural components subjectedto splitting, reinforced and unreinforced ones, was developed. It considers the quasibrittlebehavior of the wood and crack propagation in mixed mode, using a mixinglaw established on the R-curves. The relevance of this modeling was then comparedto the current dimensioning methods of the Eurocodes 5, for notched beams, withexperimental campaigns conducted at different scales

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Bouazaoui, Loubna. "Contribution à l'étude expérimentale et théorique de structures mixtes acier-béton assemblées par collage." Reims, 2005. http://theses.univ-reims.fr/exl-doc/GED00000220.pdf.

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Abstract:

Dans ce travail, nous avons tout d'abord étudié l'influence des principaux paramètres tels que le mode de construction de la dalle de compression, l'état de surface des substrats, la nature de l'adhésif et l'épaisseur irrégulière du joint sur les performances mécaniques des poutres mixtes collées de 3. 3 m de portée. L'instrumentation par des jauges électriques et des capteurs inductifs nous a permis de déterminer la répartition des déformations dans les corps d'épreuve ainsi que de mesurer le glissement et le soulèvement relatifs de la dalle par rapport au profilé métallique. Ensuite, nous avons réalisé un test expérimental en flexion trois points sur une poutre mixte collée de 8. 5 m de portée afin d'analyser le comportement mécanique de la structure collée en vraie grandeur. Nous montrons qu'en utilisant un adhésif époxyde au comportement rigide comme élément d'assemblage dans les poutres mixtes acier-béton et en appliquant un sablage des surfaces des deux substrats, le collage peut assurer une connexion parfaite entre l'acier et le béton. Nous montrons également que la dalle de compression peut être réalisée par plusieurs éléments, en béton préfabriqué, collés bout à bout. Et finalement, en comparant le comportement mécanique des poutres mixtes collées avec une épaisseur irrégulière du joint dans le sens transversal et longitudinal avec celui d'une poutre mixte collée avec une épaisseur de joint régulière, on peut tolérer une variation de l'épaisseur du joint d'adhésif d'une amplitude de 2 mm dans le sens transversal et de 4 mm dans le sens longitudinal de la poutre. En conclusion, le collage peut se substituer aux connecteurs métalliques et assurer la mixité recherchée
This study concerns the experimental and theoretical analysis of the mechanical behaviour of the steel-concrete composite beams assembled with an adhesive joint. First, we studied the effect of the main parameters such as the construction method of the concrete slab, the surface state of the substrates, the adhesive nature and the irregular thickness of the adhesive joint on mechanical performances of the glued composite beams of 3. 3 m of span. The use of strain gauges and inductive sensors enabled us to characterize the strains distribution in these beams and to measure the relative displacements between concrete slab and steel girder. In the second time, we carried out a bending experimental test on a full-scale of glued composite beam, (8. 5 m of span) in order to analyze the mechanical behaviour of the full-scale glued structure. Using an epoxy adhesive with the rigid behaviour to bond concrete slab to steel girder and sanding the surfaces of the two substrates steel and concrete, we showed that the connection by bonding with adhesive can ensure a perfect connexion between steel and concrete. We also showed that the concrete slab can be carried out by several precasted concrete elements glued together. Finally, the comparison beteween the mechanical behavior of the composite beams glued with an irregular thickness of the adhesive joint, in the transverse and longitudinal direction, and that of a composite beam glued with a regular thickness of adhesive joint, allowed us to tolerate a variation in the thickness of the adhesive joint of 2 mm in the transverse direction of the beam and of 4 mm in the longitudinal one. In conclusion, bonding can replace the metal connectors and allows to concrete slab and steel girder to act as unit alone

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Clerc, Christian. "Modélisation de poutres composites. Application aux skis." Lyon, INSA, 1986. http://www.theses.fr/1986ISAL0006.

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Abstract:

La première partie établit la caractérisation d'une section de poutre composite, de forme et de constitution quelconques, du point de vue de ses propriétés élastiques. La condition d'annulation de la densité linéique de travail virtuel, qui détermine rigoureusement l'état d'équilibre de la section, est réalisée de manière approchée par une méthode d'éléments finis. Elle conduit à la définition d'une matrice de rigidité de section, caractéristique de tous les types de sollicitations et de leurs couplages éventuels. Une matrice de raideur d'élément de poutre tridimensionnel en est déduite. La seconde partie est consacrée à l'étude du comportement de telles poutres en présence de liaisons unilatérales. Les conditions de liaison/séparation sont examinées au cours d'un processus itératif basé sur une méthode de gradient conjugué modifiée. Le calcul détermine les zones de contact entre la poutre et un massif élastique, ainsi que la pression de contact. Enfin, les résultats de diverses applications sont présentés. La première concerne un ski alpin en appui sur la neige, soit, à plat, par l'intermédiaire de la semelle, soit sur la carre. La seconde décrit l'évolution du champ de pression sous un ski nordique au cours des différentes phases du mouvement. Des corrélations sont dégagées entre ces résultats, des résultats de laboratoire et les observations d'essayeurs.

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Maurini, Corrado. "Piezoelectric composites for distributed passiv electric control : beam modelling modal analysis, and experimental implementation." Paris 6, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011252.

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Aoun, Hynda. "Etude de l'adhérence acier-béton par essais de flexion de poutres sous chargements monotones et cycliques alternés." Artois, 1997. http://www.theses.fr/1997ARTO0004.

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Abstract:

La perte d'adhérence conduit à des dommages locaux dans les structures en béton armé en service. Il ressort après investigation des études actuelles, le manque de connaissances de l'état réel de l'adhérence et l'inexistence de règles ou des normes françaises et américaines tenant compte de la perte d'adhérence. Les essais classiques caractérisant l'adhérence ne reproduisent pas l'état de contrainte réel du béton et de l'acier, donc de l'adhérence. Il s'avère important de travailler en vraie grandeur, ainsi le choix de la poutre 'ACT' semble intéressant par la simplicité de sa conception, dimensions proches d'une poutre courante. Notre travail apporte des connaissances sur le comportement de l'adhérence sous chargements monotones et cycliques. Ainsi, nous avons mené une campagne expérimentale sur des poutres 'ACT' sous ce type de sollicitations. Nous avons mesuré les contraintes dans le béton, dans l'acier et le glissement des armatures par rapport au béton. La transmission d'effort entre l'armature et le béton qui l'enrobe donne lieu à un état de contrainte assez complexe. Cette transmission est considérée dans la pratique uniforme, donc il en résulte une contrainte d'adhérence constante. Cette hypothèse a été remise en question à plusieurs reprises par les expérimentateurs. Dans ce contexte, nous avons élaboré une formule empirique évaluant la contrainte d'adhérence ultime avec une bonne approximation. Elle est fonction de plusieurs paramètres influençant directement l'adhérence tels que la contrainte du béton, la longueur d'ancrage, le diamètre des armatures et l'enrobage.

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Martins, Paulo Chaves de Rezende. "Modélisation du comportement jusqu'à rupture en flexion de poutres en béton à précontrainte extérieure ou mixte." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1989. http://www.theses.fr/1989ECAP0096.

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Abstract:

L'utilisation de la précontrainte extérieure au béton se développe chaque jour (en réalité, cette précontrainte est généralement "mixte", associant des câbles extérieurs à des câbles intérieurs solidarisés au béton par injection). Cette nouvelle technique impose que des méthodes fiables de calcul soient mises au point pour les besoins des praticiens. Or les structures avec câblage extérieur présentent des particularités de comportement qui échappent aux méthodes classiques basées sur l'élasticité non-linéaire appliquée aux poutres avec armature intérieure. S'il s'agit de poutres à voussoirs munies ou non d'armatures adhérentes traversant les joints, les problèmes spécifiques au comportement de ces sections sont à prendre en compte. Cette étude a pour objectif de proposer une méthode rationelle de calcul des poutres à précontrainte mixte qui tient en compte des aspects propres aux câbles extérieurs : la variation de tension liée aux déformations de la poutre, la variation d'excentricité entre points de déviation ou d'ancrage et le glissement sur les déviateurs. Le fondement du calcul est l'équilibre d'un élément de poutre compris entre deux fissures (ou joints) compte tenu des particularités de distribution des déformations du béton et de la dégradation de l'adhérence des armatures qui les traversent. La formulation proposée est basée sur les enseignements tirés de la critique de la série 11(onze) poutres essayées dans le cadre de la recherche et sur des propositions existantes dans la littérature tecnhique disponible. La méthode développée a été introduite dans un logiciel de calcul qui a servi aux analyses numériques entreprises. L'étude comprend une analyse comparative entre les résultats du modèle théorique et ceux des essais, qui débouche sur un certain nombre de conclusions et de suggestions de poursuite dans cette voie de recherche. Enfin, des propositions sont faites touchant la règlementation et la pratique des projets.

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Maurini, Corrado. "Poutres composites piézoélectriques et contrôle passif distribué: modélisation, analyse modale et études expérimentales." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011252.

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Abstract:

Cette thèse a pour objet la modélisation de poutres composites piézoélectriques et l`application au contrôle passif des vibrations. Une première partie présente un modèle de poutre du type Euler-Bernoulli électromécanique. Le modèle est construit à partir d'un principe variationel mixte qui, sans introduire des degrés de liberté supplémentaires, tienne compte des effets 3D des champs électromécaniques et du potentiel électrique induit. Une deuxième partie propose des techniques numériques et expérimentales pour l'analyse modale et la déduction d'un modèle d'ordre réduit pour des poutres avec actionneurs piézoélectriques distribués. Enfin, des applications au contrôle passif de vibrations au moyen de circuits électriques sont étudiées. Dans de tels systèmes, l'énergie mécanique est dissipée dans des réseaux résistifs-inductifs. Chaque partie comprend des validations numériques et expérimentales. Un premier prototype d'un système pour le contrôle passif distribué est proposé.

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Coureau, Jean-Luc. "Renforcement local d'éléments de structures bois par des matériaux composites." Bordeaux 1, 2002. http://www.theses.fr/2002BOR12508.

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Abstract:

Afin d'augmenter les transferts des sollicitations dans les directions perpendiculaires au fil du bois, le présent travail s'attache à étudier le renforcement local d'éléments de structures en bois par des matériaux composites. A partir d'un état de l'art des recherches effectuées durant cette dernière décennie, on cherche à définir les matériaux et les modes d'implantation susceptibles de fournir des solutions efficaces. Cette étude s'oriente donc vers le renforcement local de poutres entaillées par de la fibre de verre pultrudée collée avec de l'époxy. Les investigations expérimentales menées montrent que l'augmentation relative de la résistance par rapport aux poutres sans renfort peut avoisiner les 200%, comme il a été montré dans la bibliographie. Les recherches s'emploient à décrire qualitativement et quantitativement le mécanisme de ruine des poutres renforcées. II en ressort que la résistance des éléments renforcés peut être évaluée par la superposition de la résistance à la fissuration des éléments sans renfort et d'une résistance due essentiellement au collage de la fibre de verre sur le bois. Une étude théorique est alors envisagée de manière à fournir une approche prédictive simple de la résistance de telles solutions. L'analyse en élasticité des contraintes en fond d'entaille démontre la validité de la détermination de la résistance par la méthode de superposition : l'effet du renfort est effectif après l'apparition d'une fissure dans le bois, et le renfort en fibre de verre pultrudée vient empêcher la propagation soudaine de la fissure. L'approche prédictive est alors divisée en deux étapes distinctes: L'estimation de la résistance à la fissuration des éléments sans renfort est réalisée par les formulations issues de l'EUROCODE 5 ou par des simulations numériques faisant intervenir les concepts de la méthode la fissure fictive, La résistance additionnelle apportée par le renfort est évaluée à partir de la détermination de la force reprise par le collage et la fibre de verre quand la poutre se fissure et à partir d'essais de caractérisation de la résistance au cisaillement de l'interface Bois/Composite. [Etc. . . ]

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Ho, Manh Hung. "Performance en flexion des poutres en béton hybride CFRP armé." Thesis, Reims, 2020. http://www.theses.fr/2020REIMS004.

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Abstract:

L’étude sur le renforcement ou la réparation des structures en béton armé par collage de matériaux composites sont largement effectuée depuis plus de deux décennies. Les avantages mécaniques et physiques sur la résistance à la flexion, la résistance au cisaillement, le comportement mécanique, la durabilité, l’efficacité du renforcement ont bien approuvés. Les méthodes du renforcement par les matériaux composites peuvent être distinguées comme le renforcement interne, le renforcement externe et le renforcement hybride. Dans ce travail, les poutres en béton hybride armé ont été étudiées. Le renforcement en flexion est assuré par les matériaux en acier et en matériaux composites, plaque en CFRP. Deux modes de liaison entre la surface du béton et la surface de la plaque en CFRP sont proposées : liaison directe et liaison à l’aide d’une couche de résine époxyde. Dans cette étude, trois séries différentes de poutres renforcées hybrides ont été utilisées: une liaison directe entre les deux matériaux, la seconde avec une liaison adhésive entre les deux matériaux et la dernière avec une liaison spécifique. Les performances mécaniques de ces poutres, comportement mécanique, modes de rupture, charge ultime, charge correspondant aux premières fissures dans le béton, charge correspondant à la plastification de l'acier longitudinal et l’influence de l'adhérence entre la surface du béton et la surface du CFRP plaque ont été analysés. La méthode numérique par éléments finis a également été utilisée pour analyser les performances mécaniques des poutres. Les résultats apportent de nouvelles connaissances sur les avantages mécaniques des poutres en béton hybride armé
The study on strengthening or repairing reinforced concrete structures by bonding composite materials has been widely carried out for more than two decades. The mechanical and physical advantages on flexural strength, shear strength, mechanical behaviour, durability, reinforcement efficiency have been well approved. The methods of reinforcement by composite materials can be distinguished as internal reinforcement, external reinforcement and hybrid reinforcement. In this work, the hybrid reinforced concrete beams were studied. Reinforcement in bending is provided by steel and composite materials, CFRP plate. Two bonding methods between the concrete surface and the CFRP plate surface are proposed: direct bonding and bonding using an epoxy resin layer. In this study, three different series of hybrid-reinforced beams were used: a direct bond between the two materials, the second with an adhesive bond between the two materials and the last with a specific bond. The mechanical performance of these beams, mechanical behaviour, failure modes, ultimate load, load corresponding to the first cracks in the concrete, load corresponding to the plasticization of the longitudinal steel and the influence of the adhesion between the concrete surface and the surface of the CFRP plate were analysed. The numerical finite element method was also used to analyse the mechanical performance of the beams. The results provide new knowledge on the mechanical advantages of hybrid reinforced concrete beams

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Loho, Ghandi. "Comportement statique et sismique d'assemblages poutre-poteau en acier et mixtes acier-béton boulonnés par platine d'extrémité." Rennes, INSA, 2008. http://www.theses.fr/2008ISAR0014.

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DINGA, ODILON NAZAIRE. "Etude du comportement des assemblages poutre-poteau en acier et mixtes acier-beton boulonnes par platine d'extremite." Rennes, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAR0011.

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Abstract:

Le travail presente dans ce memoire concerne les assemblages cruciformes poutre-poteau boulonnes par platine d'extremite non debordante ; il comprend principalement trois parties : la premiere partie a caractere experimental a ete consacree a la presentation des resultats experimentaux d'une serie d'essais d'assemblages cruciformes poutre-poteau boulonnes par platine et charges symetriquement, realises au laboratoire de structures et mecanique appliquee de l'insa de rennes. Les resultats obtenus ont permis d'analyser la contribution de chaque composant a la rotation globale des assemblages. Le developpement d'un modele permettant de simuler le comportement moment-rotation de l'assemblage en acier et de l'assemblage mixte acier-beton sous chargement symetrique constitue la deuxieme partie. Dans sa formulation, le modele conserve un ressort au niveau de chaque composant ; de la sorte, des lois de comportement non lineaires des composants ont pu etre introduites et la capacite de rotation de l'assemblage evaluee. La simulation proposee permet en outre de mettre en evidence l'evolution de la position du centre de rotation de l'assemblage en cours de chargement. Dans la troisieme partie, on a generalise le modele a d'autres configurations d'assemblage ; il s'est avere que le cisaillement du panneau d'ame du poteau agissait tres favorablement sur la capacite de rotation. On a montre egalement que la prise en compte de l'effet de rigidite apporte par le beton tendu, ou tension stiffening, sur le comportement de l'armature conduit a une estimation plus en securite de la capacite de rotation de l'assemblage mixte.

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Khalfaoui, Mohamed. "Approche énergétique et analytique de quelques aspects du problème de Saint-Venant : cas de poutres composites." Montpellier 2, 1997. http://www.theses.fr/1997MON20104.

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Abstract:

Pour l'essentiel, ce travail est consacre a diverses questions concernant le comportement mecanique des structures elancees composites en mariant les methodes analytiques et energetiques. Partant du resultat precedemment obtenu par o. Maisonneuve, il est procede a une approche en contraintes de la caracterisation de la solution d'energie minimum pour le probleme de saint-venant generalise (corps de forme quelconque eventuellement composite) et pour le probleme de saint-venant elargi (l'information connue est le torseur des charges plus au moins quelque chose). On montre ensuite que la solution minimisant linearise des parties chargees dans le cas de l'elasticite non lineaire en petites perturbations. Dans une deuxieme partie l'emploi d'une methode analytico-energetique permet de determiner avec une bonne approximation le champ des contraintes dans le cas de la traction et de la flexion avec ou sans effort tranchant des poutres de section rectangulaire bicouches. Par la meme methode est traite le cas d'un assemblage bicouches precontraint.

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Kong, Kanhchana. "Comportement au fluage de poutres hétérogènes bois-BFUP assemblées par collage." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10118.

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Abstract:

Ce travail de recherche vise à évaluer le comportement au fluage de nouvelles structures composites en associant trois matériaux: le bois, le béton fibré ultra-haute performance (BFUP) et des armatures polymères renforcées de fibres de carbone (PRFC). Le but de la conception d'une telle section hybride est de faire usage des meilleures caractéristiques de chaque matériau afin d'augmenter sa capacité portante à l'ultime et/ou en service. Aussi, d'un point de vue du comportement mécanique, cette solution de renforcement vise à apprécier et hiérarchiser l'intérêt d'une telle solution liée aux effets déférés, particulièrement au fluage. La première étape consiste à mener une analyse expérimentale sur le comportement en statique de poutres hétérogènes bois-BFUP. Elle est exécutée afin de mieux comprendre le mécanisme d'endommagement ainsi que la performance pour définir le comportement au fluage. Pour cela, une campagne expérimentale en flexion quatre points portant sur trois poutres, dont une poutre témoin, a été conduite sous sollicitation statique. Les résultats obtenus confirment que les poutres hétérogènes Bois-BFUP apportent une optimisation de capacité portante ainsi que de la rigidité. Les poutres hybrides ont permis d'obtenir le même mode de rupture en flexion et la première rupture s'est produite dans la partie comprimée de BFUP supérieur. La seconde partie de la recherche est consacrée à l'analyse du comportement au fluage de poutres hétérogènes bois-BFUP nécessaire pour prédire les déformations à long terme dans des structures composites hybrides. Dans cette étude, deux types d'essai ont été réalisés : essai en environnement contrôlé et essai en environnement non contrôlé (extérieur). En environnement contrôlé les essais fluage ont commencé sous une charge constante de 24 kN dans le laboratoire avec des températures de 20±5 °C et une humidité relative entre 40% et 60%. Ces conditions climatiques peuvent être considérées comme un environnement de classe 1, conformément à l'Eurocode 5. Les résultats ont montré que la flèche de fluage de la poutre renforcée augmente peu tout au long de l'essai. A l'inverse de ces résultats, l'essai de fluage en environnement variable à l'extérieur du laboratoire, qui peut être considéré comme environnement de classe 3 suivant l'Eurocode 5, montre que les effets différés du bois et du béton jouent un rôle très important dans l'évolution de la flèche finale
This dissertation aims to evaluate the creep behaviour of a new composite structure combined three materials: the wood, the ultra-high performance fibre-reinforced concrete (UHPFRC) and the polymer fibre reinforced carbon (CFRP) according to their advantages and performances. The conception of such hybrid section is to use the best characteristics of each material to increase its bearing capacity in the ultimate and / or in service. Furthermore, from the point of view of design, this strengthening solution is to assess and prioritize the interests to reduce the deformation caused by the delayed effects, particularly caused by creep. The first part investigated an experimental analysis of the static behaviour of the wood-UHPFRC beam, and should be performed to understand the mechanism of the hybrid beam as well as the performance which are the directions to identify the creep behaviour. A four-points bending test setup on three beams, one beam witness, was conducted under static loading. The results confirm that heterogeneous Timber-UHPFRC beams provide an optimization of bearing capacity and stiffness. The hybrid beams have produced the same flexural mode of failure and the first crack occurred in the upper part of compressed UHPFRC. The second part of the research is devoted to the analysis of creep behaviour of heterogeneous wood beams UHPC necessary to predict long-term deformations in composite structures. In this study, two types of test setups were conducted: test in a sheltered and outdoor environment. In the sheltered environment, the creep test began under a constant load of 24 kN in the laboratory with temperatures of 20 ± 5 °C and a relative humidity between 40% and 60%. These climatic conditions can be considered as the service class 1, according to Eurocode 5. The results showed that the creep deflection of the reinforced beam gradually increases throughout the test. Unlike these results, the creep test in a variable environment outside the laboratory, which can be considered Class Service 3 to Eurocode 5, shows that the effect of time dependency behaviour of wood and concrete plays a very important role in the evolution of the creep deflection of the hybrid beams

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Chaiyaporn, Somsak. "Identification des modules équivalents d'une poutre composite à partir d'essais vibratoires non-modaux." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1989. http://www.theses.fr/1989ECDL0001.

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Abstract:

La méthode d'identification des modules d'Young et de coulomb complexes d'une poutre composite proposée consiste à comparer les valeurs expérimentales de l'impédance au point courant d'une poutre libre-libre à celles calculées à l'aide d'un développement limite de l'impétrante exacte. Pour exprimer l'impédance mécanique des poutres libres, deux types de modèles ont été étudiés: Euler-Bernoulli et Timoshenko. Dans le premier cas, l'étude expérimentale d'une poutre permet l'identification du module d'Young complexe. Dans le deuxième cas, on peut obtenir aussi le module de coulomb complexe en utilisant deux poutres de longueurs différentes.

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Taufik, Atik. "Contribution au développement d'un outil de conception des poutres composites : application aux pales d'hélicoptères." Toulouse, ENSAE, 1996. http://www.theses.fr/1996ESAE0017.

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Abstract:

Ce travail porte sur l'analyse de poutres composites à section complexe. Dans une première partie, l'étude est limitée aux matériaux anisotropes dont un axe d'orthotropie est parallèle à l'axe longitudinal de la poutre. La méthode utilisée est basée sur le principe des travaux virtuels. Le code réalisé à partir de cette théorie permet de calculer toutes les grandeurs caractéristiques d'une section droite. L'étude est complétée par une analyse des problèmes relatifs à la torsion à gauchissement gêné et au couplage torsion-effort normal. La méthode est étendue aux poutres dont l'orientation des axes d'orthotropie des matériaux est quelconque. Ceci est réalisé en utilisant une formumation unifiée du vecteur déplacement et en appliquant le principe des travaux virtuels. Le code de calcul basé sur cette théorie a été développé et il permet de déterminer tous les termes de couplage. Dans la dernière partie, une méthode et un programme sont réalisés pour optimiser la forme d'une section droite pour une masse minimale et avec des contraintes imposées. Ceci est rendu possible grâce au mailleur paramétré développé.

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Lagarde, Laurent. "Recherche de méthode simplifiée pour le calcul de poutres multicouches en grandes transformations planes." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00838664.

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ETUDE DU COMPORTEMENT D'UNE STRUCTURE MULTICOUCHES EN PETITES PERTURBATIONS, ICI LA POUTRE MULTICOUCHES : IL S'AGIT D'EN PROPOSER LA CONSTRUCTION D'UN MODELE SIMPLIFIE REPOSANT SUR UNE METHODE SYSTEMATIQUE, ET DE PROFITER DES HYPOTHESES SIMPLIFICATRICES REALISEES POUR FORCER LE MODELE A RESTITUER DES INFORMATIONS SUR LES PHENOMENES D'INTERFACES - DANS LA 1ERE PARTIE, LE 1ER CHAPITRE EXPOSE LE POINT DE DEPART, LA MODELISATION MULTIPARTICULAIRE - LE 2D PRESENTE 2 PRINCIPES VARIATIONNELS MIXTES UTILISANT CHACUN UN JEU PROPRE DE VARIABLES INDEPENDANTES DUALES CONTRAINTES-DEFORMATIONS - LE 3EME PRESENTE UNE ETUDE LAGRANGIENNE DE POUTRES DANS LAQUELLE DES CONCEPTS D'EFFORTS GENERALISES CLASSIQUEMENT DEFINIS EN RESISTANCE DES MATERIAUX SONT REECRITS DANS LE CAS DES GRANDES TRANSFORMATIONS SUR LA CONFIGURATION DE REFERENCE - LA 2DE PARTIE EST CONSACREE A LA CONSTRUCTION DU MODELE : PRESENTATION DES HYPOTHESES, EN PARTICULIER DU CHOIX DU PRINCIPE VARIATIONNEL MIXTE QUI SERA UTILISE AINSI QUE DE LA NATURE DES APPROXIMATIONS QUI SERONT INTRODUITES DANS CE PRINCIPE.

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Cieaux, Jean-Marie. "Flexion dynamique des poutres composites a phases isotropes : validite du domaine quasi statique." Toulouse 3, 1988. http://www.theses.fr/1988TOU30086.

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Abstract:

Pour poutres de materiaux parfaitement colles, determination de deux coefficients de cisaillement par la notion de variables homogeneisees, calcules en fonction de la frequence pour poutre en vibrations libre-libre. Etude comparatives sur poutres sandwich; determination de la fonction de gauchissement des sections par la resolution d'un probleme de neumann poisson. Calcul par elements finis: adaptation de codes industriels pour poutres homogenes (frequences et modes propres), elaboration d'un code specifique

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Carrier, Michel. "Comportement dynamique des poutres composites a section quelconque : etude par elements finis correspondants." Toulouse 3, 1988. http://www.theses.fr/1988TOU30085.

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Abstract:

Element fini monodimensionnel, prenant en compre: heterogeneite, couplages elastiques et dynamiques dus a la non-coincidence des centres de torsion, de masse et elastique, et le gauchissement (effets secondaires). Notion de parametres integraux, equilibre ou interviennent les coefficients de cisaillement. Logiciel pour l'analyse modale des frequences de vibration d'une poutre libre-libre; comparaison a experiences menees en parallele et extension au cas de poutres a phases orthotropes, un axe etant confondu avec celui de la poutre

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Vassart, Olivier. "Analytical model for cellular beams made of hot rolled sections in case of fire." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00860914.

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Abstract:

Cette thèse a permis de développer un modèle analytique pour la prédiction de la température critique de poutrelle cellulaire fabriquée à base de profilés laminés en situation d'incendie. Ces résultats seront basés sur la mise au point d'un nouveau modèle analytique de poutrelle cellulaire isostatique soumise au feu. Pour assurer la fiabilité du modèle developpé, les étapes suivantes ont été considérées : La réalisation de tests en grande échelle en laboratoire ; La mise au point d'un modèle éléments finis dans le logiciel SAFIR ; La validation du modèle éléments finis en comparaison des essais en laboratoire ; Le développement du modèle analytique simplifié ; La validation de cette méthode analytique par une étude paramétrique utilisant le modèle éléments finis. Le modèle éléments finis et le modèle analytique sont capable de reproduire avec un niveau satisfaisant de précision le comportement complexe des poutrelles cellulaires en cas d'incendie

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Turetta, Maxime. "Development of an innovative U-shaped steel-concrete composite beam solution : experimental and numerical studies on the mechanical behaviour." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0203.

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Abstract:

Une solution innovante de poutre mixte acier-béton a été développée en tenant compte des problématiques de résistance au feu et de montage sur chantier. La poutre est composée d'une partie métallique en U connectée à une partie en béton armé. En phase de construction, la poutre métallique supporte la dalle et constitue un coffrage pour la retombée en béton armé. La poutre en U résiste aux charges de construction sans système d’étaiement temporaire. Lors du coulage du béton, la poutre en acier est remplie en même temps que la dalle, ce qui permet un gain de temps considérable sur chantier. En phase d'exploitation, la poutre est mixte acier-béton. La connexion entre les deux matériaux est réalisée par des goujons à tête soudée en partie inférieure de la poutre en U. En situation d'incendie, la poutre mixte répond aux durées de stabilité au feu conventionnelles grâce aux armatures longitudinales à l'intérieur de la retombée avec des enrobages suffisants. Un état de l'art sur les solutions existantes répondant aux critères de la thèse est réalisé afin de proposer une solution innovante et optimisée. En phase de construction, sans présence de maintien, la poutre métallique en U est sujette à l’instabilité globale de déversement. Afin de caractériser la stabilité de la poutre, un test à échelle réelle est effectué au Laboratoire de l'Université du Luxembourg. Les résultats de l’essai sont comparés à des simulations numériques et à des études analytiques. Une étude paramétrique portant sur 200 configurations géométriques de la poutre en U est réalisée afin de valider l'utilisation de la courbe « b » pour le dimensionnement au déversement selon l’Eurocode 3. En phase d'exploitation, une fois le béton durci, la poutre présente un comportement mixte acier-béton assuré par la connexion. Pour des raisons de fabrication, la connexion est située dans une zone où le béton est soumis à des efforts de traction induits par la flexion de la poutre. Le béton dans cette zone est potentiellement fissuré, l’efficacité de la connexion et par conséquent le comportement mixte acier-béton sont étudiés. Un autre test, à échelle réelle, est effectué dans le Laboratoire de l'Université du Luxembourg. La ruine de la poutre mixte, par effort tranchant, se produit à très grands déplacements. Cependant, l’échantillon présente un réel comportement mixte avec une ductilité élevée, la connexion est donc très efficace. Les résultats de l’essai sont comparés à des simulations numériques afin de valider le modèle par éléments finis développé. A partir des résultats numériques et des résultats d’essais, une méthode de conception pour déterminer la résistance à la flexion de cette poutre, basée sur l’Eurocode 4, est proposée en tenant compte de la plastification partielle des parois de la section en U. Une méthode de conception analytique globale est proposée pour la solution développée basée sur les Eurocodes, avec des considérations supplémentaires et des conseils de mise en œuvre
An innovative solution of steel-concrete composite beam was developed taking into consideration the fire situation and the construction stage. The beam is composed of a U-shaped steel part connected to a reinforced concrete part. In the construction phase, the beam is supporting the slab and constitutes a formwork for the reinforced concrete part. The U-shaped beam withstands the construction loads without any temporary propping system. When casting concrete, the steel beam is filled at the same time as the slab, this allows considerable time-saving on site. In exploitation stage, the beam behaves as a steel-concrete composite beam. The connection between the two materials is made by welded headed studs on the lower part of the U-shaped beam. In fire situations, the composite beam satisfies conventional fire stability durations due to the longitudinal reinforcements inside the concrete downstand part with sufficient covers. A literature review focuses on modern solutions that fulfils the criteria of the thesis is performed in order to develop an innovative solution optimised. In construction stage, the U-shaped steel beam without restraints is prone to lateral torsional buckling instability. In order to characterise the stability of the beam, a full-scale test is carried out at the Laboratory of the University of Luxembourg. The test clearly showed the lateral torsional buckling of the steel beam. The test results are compared to numerical simulations and analytical studies. A parametrical study, covering 200 geometrical configurations of the U-shaped beam, is carried out to validate the use of the curve "b" for the design of the steel beam for lateral torsional buckling according to Eurocodes 3. In the exploitation phase, once the concrete hardens, the beam has a steel-concrete composite behaviour provided by the shear connection between the two materials. For manufacturing reasons, the connection is located in a zone where the concrete is subjected to tension forces induced by the bending of the beam. The concrete in this zone is potentially cracked, thus the efficiency of the connection and therefore the mechanical steel-concrete composite behaviour is investigated. Another test is therefore carried out in the Laboratory of the University of Luxembourg, this time the specimen tested is made of concrete and steel. The failure mode is a shear mechanism of the composite beam at very large displacements. However, the beam specimen exhibited a real steel-concrete composite behaviour with high ductility, the connection is therefore very efficient. The test results are compared to numerical simulations in order to validate the finite element model developed. From numerical results and test results, an analytical method, based on EN 1994-1-1, is proposed to find the bending resistant of this composite beam by taking into account the partial yield of the side plates of the U-shaped steel section. A global analytical design method is proposed for the developed solution based on the Eurocodes with additional considerations and constructional guidelines

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Lepourry, Clémence. "Mise au point et caractérisation d’un système innovant de poutre hybride béton-acier : étude des comportements locaux et globaux." Thesis, Rennes, INSA, 2019. http://www.theses.fr/2019ISAR0016.

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Abstract:

L’objectif principal de cette thèse de doctorat est le développement et la caractérisation d’un procédé de poutres de grandes portées adapté aux entreprises de gros œuvre. En effet, les technologies industrielles existantes pour répondre à des franchissements importants ne sont pas en accords avec le savoir-faire des équipes chantiers. Dès lors, le groupe Legendre, par sa filiale Ingénova, a souhaité mettre au point une solution, simple de par sa mise en œuvre sur chantier, et qui vise un niveau d’exigence structurelle similaire aux technologies actuelles. Composée d’une poutre béton armé renforcée par une peau métallique extérieure, la poutre hybride béton-acier est la solution étudiée au sein de ce mémoire pour répondre à cette problématique. Pour assurer l’équilibre des efforts entre les deux matériaux, un système de connexion inédit a été développé. La caractérisation expérimentale n’ayant validé que deux dimensions de connecteurs, le modèle numérique a permis d’étendre l’étude et ainsi, déterminer une formule de dimensionnement généralisée. Le comportement local de la poutre connu, les investigations expérimentales se sont orientées sur la réponse de la poutre soumise à une flexion positive. L’impact de la connexion partielle en comparaison de la connexion complète a été quantifié à la fois sur la résistance de la poutre et sur ses déformations. Le modèle numérique, calibré sur les résultats des essais, a permis de valider l’utilisation de modèles analytiques issus de la littérature, adaptés au cas de la poutre hybride. Enfin le dernier volet de cette thèse concerne l’assemblage de la poutre hybride béton-acier avec un poteau mixte acier-béton tubulaire. Après une série d’essais pour caractériser la résistance et la rigidité de ce joint innovant, un modèle numérique de cette configuration a mis en évidence les transferts d’efforts nécessaires entre les deux matériaux. Ces derniers complètent le mode de fonctionnement classique de l’assemblage qui superpose à la fois un comportement béton armé et un comportement métallique. Un modèle analytique, développée au sein de cette thèse, a confirmé le dimensionnement de l’assemblage.Les résultats présentés dans ce mémoire ont été suffisants pour tester le procédé de poutre hybride béton-acier sur un chantier pilote. Le gain de la solution en comparaison aux technologies existantes a été confirmé par les équipes chantiers
The main goal of this Ph.D thesis is the development and the characterization of a solution for long-span beams in concrete buildings. Pre-stressed or composite beams are the possible technologies for beams up to twenty metres, but they are not adapted for concrete constructors. The main objective of Ingenova, the research and development affiliate of Legendre is to find a solution, which can be set up easily by concrete workers with good structural performance. The proposed solution is the concrete-steel hybrid beam, made of U-shape steel profile used as permanent formwork to encase a concrete beam. The association of the two beams also gives a convenient solution adapted to concrete builders. In this thesis, a series of experimental and numerical tests have been performed in order to assess the global and the local behaviour of the beam and its connections.Firstly, the connexion between concrete and steel is achieved by L-shaped angles welded on the upper flanges of the steel beam. Their behaviour has been studied by performing asymmetric push-out tests, which were used to validate a detailed finite element model. Based on the results obtained from a numerical parametric study of the validated a finite element model, an analytical expression of the shear resistance was then proposed.The global behaviour in sagging of the concrete-steel hybrid beam was also investigated by experimental and numerical tests. The impact of the partial interaction under deflection and bending moment resistance have been studied. The results show a ductile behaviour of the concrete-steel hybrid beam both in partial and in full interaction. Finally, an analytical method has been adapted to determine the ultimate flexural capacity of this innovative beam considering the degree of connection. The last part of this work concerns the joint between the concrete-steel hybrid beam and a concrete-filled steel tubular column. The behaviour of this hybrid joint was verified by full-scale experimental tests. A finite element model has also been developed in order to investigate more deeply into the load transferring mechanism within the joint. This FE model is validated by comparing its results against experimental data. An analytical model for the design of the joint is then proposed.This new technology has already been used in actual projects during the thesis. The design procedure of the members and of the joints has been approved by the CSTB, the French certification organism of construction. First feedback for the on-site erection were good, and workers enjoyed the quick assembly and the increase of security on site

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Leclerc, Julien. "Utilisation innovatrice de l'aluminium dans les ponts : effets de la variation de la température sur le comportement structural d'un tablier à platelage d'aluminium sur poutres d'acier, à action composite." Master's thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/30272.

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Abstract:

Le présent document traite de l'utilisation d'un nouveau platelage en aluminium, présentement développé à l'Université Laval. Ce nouveau platelage, d'une hauteur de 200 mm, se veut une alternative aux dalles en béton armé couramment utilisées dans les ponts routiers. Il est proposé de connecter le platelage à des poutres en acier à l'aide d'une connexion boulonnée antiglissement utilisant des boulons en acier galvanisé ASTM F3125/F3125M-15a de grade A325 et de diamètre M20. L'optique est de développer une action composite totale afin d'obtenir la pleine capacité de la poutre mixte. Cependant, le coefficient de dilatation thermique de l'aluminium étant le double de celui de l'acier, des mouvements différentiels entre le platelage en aluminium et les poutres en acier sont possibles suite à des variations de température. Le comportement de cet assemblage sous les charges thermiques doit donc être étudié. Ce projet propose d'utiliser la méthode des éléments finis à l'aide du logiciel commercial Abaqus afin de déterminer le comportement de cet assemblage face à la combinaison des charges thermiques et mécaniques à l'état limite d'utilisation (ÉLUT) ainsi qu'à l'état limite ultime (ÉLUL). Ces charges sont déterminées à partir des directives du Code canadien sur le calcul des ponts routiers (CAN/CSA S6-14). Les résultats montrent qu'il est possible de développer l'action composite totale entre le platelage en aluminium et les poutres en acier. Aussi, en suivant les recommandations prescrites par cette étude, il est possible de prévenir le glissement sous les charges thermiques et de maintenir le comportement antiglissement de l'assemblage à l'ÉLUT en plus de prévenir la rupture de l’assemblage boulonné sous la combinaison des charges thermiques et mécaniques à l’ÉLUL.
This project concerns the use of a new aluminium bridge deck that is being developed at Université Laval. It is a 200 mm deep aluminium bridge deck, which represents an alternative to the reinforced concrete slabs in bridges. This project proposes to connect the aluminium bridge deck to steel girders using galvanized ASTM F3125/F3125M-15a grade A325 bolts of diameter M20 in a slip-critical connection. Full composite action between the deck and the girders is expected in order to develop the full capacity of the composite section. However, the coefficient of thermal expansion of aluminium, being twice that of steel, differential movements may occur during temperature changes. To understand the behavior of the bolted connection under such thermal loadings, this project uses finite element model with the Abaqus software. The combinations of dead, live and thermal loads at the ultimate limit state (ULS) and serviceability limit state (SLS) are studied. The loads are calculated according to the Canadian Highway Bridge Design Code (CAN/CSA S6-14). Results confirm that full composite action between the aluminium deck and the steel girders can be achieved. Moreover, by following the recommendations of this study, it is possible to eliminate the sliding that may occur during the thermal loading of the beam at the serviceability limit state (SLS). This study also offers a solution to prevent the failure of the bolted connections following the combination of thermal and mechanical loads.

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Jehel, Pierre. "Modélisation numérique des phénomènes d'amortissement par dissipation d'énergie matérielle dans les structures de type portique en béton armé sous séisme." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00477015.

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Abstract:

Des méthodes de dimensionnement parasismique récentes reposent sur la prédiction de quantités locales dans les analyses sismiques non-linéaires. Dans ce contexte la modélisation de l'amortissement avec un modèle visqueux est un point faible. Cette thèse porte sur le développement d'une représentation physique des sources d'amortissement matérielles dans les éléments structuraux des portiques en béton armé (BA). Nous avons formulé et implanté dans un code de calculs par éléments finis (EF) un nouvel élément de poutre multifibre basé sur une cinématique de Euler-Bernoulli enrichie par des sauts de déplacement, et une nouvelle loi de béton robuste capable de représenter les principales sources de dissipation matérielles. Le modèle de matériau a été développé dans le cadre donné par la thermodynamique avec variables internes et une méthode des EF mixte a été retenue pour l'implantation numérique. Les simulations numériques faites avec cet élément multifibre montrent que des sources de dissipation autres que matérielles devraient être ajoutées dans les modèles et que ce nouvel élément est capable de simuler l'évolution non-linéaire d'un portique en BA en un temps de calcul satisfaisant.

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Tout, Firas. "Étude expérimentale des éléments structuraux multi-matériaux collés sollicités en flexion : effet du fluage, fatigue et durabilité." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01064338.

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Abstract:

Ce travail porte sur la compréhension du comportement en flexion, statique instantané, en fatigue et en fluage des structures multi matériaux du génie civil, constituées d'acier et de béton et assemblées par un adhésif de type époxy. L'analyse et la résolution du problème posé se feront à deux échelles : au niveau de l'interface et à l'échelle d'un élément de structure. De plus, l'attention sera tout particulièrement portée sur le comportement au cours du temps (fluage, relaxation, retrait...), la fatigue et la durabilité sous différents environnements. La première étape consiste à mener une analyse expérimentale sur la caractérisation de la connexion acier-béton, à l'échelle de l'interface, en vue de repérer les principaux facteurs influençant leur comportement mécanique. Pour cela, L'essai push out, analogue à celui utilisé pour caractériser les connecteurs des ponts mixtes, a été plus particulièrement utilisé. Des essais de vieillissement accéléré par immersion dans un bain d'eau chaude ont été réalisés. Ils n'ont pas diminué la contrainte de cisaillement moyenne à rupture de façon significative mais ont en revanche modifié le mode de ruine qui devient mixte (adhésif et cohésif dans la colle). Cette modification est à la fois due au primaire et à l'adhésif lui-même dont les performances intrinsèques diminuent avec le vieillissement. A l'échelle d'un élément de structure, nous avons enrichi les données expérimentales existantes sur le comportement instantané des poutres mixtes acier-béton collées avec la réalisation de 7 essais de flexion avec deux modes de sollicitation (flexion 3 et 4 points). Ces essais nous donnent une base solide pour nos essais en fatigue et sous fluage. On constate que le mode de ruine est mieux prédit en se basant sur une comparaison entre la contrainte de cisaillement dans les poutres avec les contraintes de cisaillement limite déduites des essais push-out. Cette conclusion montre la pertinence des essais push-out dans l'objectif de les prendre comme critère de dimensionnement. Aussi, et contrairement aux travaux antérieurs, nous pouvons conclure que la contrainte moyenne de cisaillement à l'interface entre le béton et l'acier est supérieure à la résistance en traction du béton utilisé. Pour le comportement à long terme, trois poutres ont été testées sous charge cyclique pour plus de 2 million de cycles et à plusieurs niveaux de charge. Une autre poutre a subi une charge constante pendant 7 mois pour étudier l'influence de fluage sur ce type de structure. Après les essais de fatigue et fluage, le comportement des poutres est analogue à celui des poutres de référence. Nous avons toujours une ruine par rotule plastique et non par cisaillement du joint de colle ce qui confirme sa bonne résistance vis-à-vis ces deux phénomènes

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Promis, Geoffrey. "Composites fibres / matrice minérale : du matériau a la structure." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00646976.

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Abstract:

Ce travail de recherche est axé sur le développement de composites à liant phosphatique et fibres de renfort en verre E pour diverses applications structurales en Génie Civil. Dans une première partie, un bilan bibliographique nous permet d'identifier les principaux facteurs aux différentes échelles (nano, micro, méso et macro) ayant une influence sur le comportement global de composites à matrice minérale. Dans un second temps, les propriétés mécaniques et physico-chimiques des constituants sont présentées. Nous développons une méthodologie spécifique de caractérisation en traction, en compression et en cisaillement. Le développement de procédures expérimentales particulières en compression et en cisaillement permet l'identification des lois de comportement et l'évaluation des seuils d'endommagement et charges de rupture. La prévision des différents termes de rigidité élastique des systèmes composites est évaluée à partir d'expressions reprenant les principes de base de la micromécanique des composites. L'analyse du comportement à rupture est abordée au plan mésoscopique en considérant deux critères de résistance en plasticité, anisotropie (Tsai-Wu) et en contrainte normale, de cisaillement (Mohr-Coulomb). La deuxième partie de la recherche est consacrée à l'étude d'éléments structuraux mettant en oeuvre les formulations pultrudés de ces systèmes composites. L'expérimentation de poutres, présentant un rapport de la hauteur de la section à la portée de la poutre compris entre 1/15 et 1/50, met en évidence des modes de rupture spécifiques confirmant les faibles caractéristiques du matériau vis-à-vis de l'effort tranchant, du cisaillement interlaminaire et de la décohésion fibre/matrice. L'optimisation de la conception et du dimensionnement des poutres se poursuit en considérant des modifications d'ordre technologique : modification des sections par addition d'entretoises, confinement des sections par tressage circonférentiel, application d'un confinement par stratification directe. Pour chaque type de structures, nous cherchons à définir les limites de validité des méthodes de dimensionnement usuelles en examinant plus particulièrement la conformité des hypothèses de calcul (Navier-Bernoulli, Saint Venant), la cohérence des équations d'équilibre au regard de la cinématique dans chaque section. Dans un second temps, nous considérons des développements intégrant les non linéarités de comportement ou des modèles d'équilibre de type force adaptés à la redistribution interne des efforts tranchants.

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Alhasawi, Anas. "Computational tools for nonlinear analysis of steel and composite steelconcrete structures considering connection bahaviour : Application to buildings and bridges." Thesis, Rennes, INSA, 2017. http://www.theses.fr/2017ISAR0006/document.

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Abstract:

Cette thèse a pour objectifs de développer une modélisation aussi fine que possible des structures aciers et mixtes acier-béton sous sollicitations cycliques avec prise en compte d'une part du comportement des assemblages et d'autre part des non-linéarités géométriques et du contact à l'interface acier-béton. Notre attention porte en particulier sur l'assemblage de type poutre acier/mixte sur poteau métallique par platine d'extrémité boulonnée. L'objectif étant de proposer un modèle «élément fini» d'assemblage qui reproduit aussi fidèlement que possible le comportement cyclique de ce dernier pour ensuite l'assembler à un élément fini de poutre non-linéaire acier ou mixte avec prise en compte, pour ce dernier, du soulèvement à l'interface. Le travail se compose de 3 parties distinctes. Un premier modèle qui se base sur la méthode des composantes a été développé ayant pour objectif de suivre la déformation de chaque composante au cours des cycles et de prendre en compte les non-linéarités induites par la séparation entre la platine d'extrémité et la semelle du poteau auquel elle est boulonnée. Ce modèle type composantes, a été développé pour une rangée de boulons. Dans le cas le plus fréquent, de deux rangées de boulons, une résistance de groupe (en plus des résistances individuelles de chacune des rangées) est susceptible de se développer. Pour rendre compte de ce phénomène, nous avons implanté le modèle proposé par Cerfontaine qui repose sur la définition d'une surface de charge et une règle d'écoulement associée pour déterminer les allongements des ressorts équivalents. Seul le cas de plasticité parfaite est considéré. Il est mis en évidence que l'influence de l'effet de groupe s'avère non négligeable sur le comportement post-élastique de l'assemblage et donc de la structure. Dans une seconde phase, nous proposons un modèle de poutre métallique classique en grands déplacements (approche co-rotationnelle) avec rotules généralisées aux extrémités. Nous faisons l'hypothèse que les déformations plastiques sont concentrées aux rotules dont le comportement plastique est contrôlé par une surface de charge asymétrique (anisotrope) qui peut prendre différentes formes selon la valeur donnée à un facteur q dit « facteur de forme». Chacune de ces rotules plastiques comprend un ressort longitudinal pour l'effort normal Net un ressort spiral pour le moment fléchissant M. L'interaction (M-N) entre ces deux efforts dans le domaine plastique est régie par le critère de plasticité. Le modèle de rotule plastique généralisé proposé permet de rendre compte de l'adoucissement cyclique, de la ductilité et du « pinching effect ».Nous montrons aux travers de plusieurs exemples la pertinence mais également les limites d'une telle approche. Dans une troisième partie, nous proposons un nouvel élément fini de poutre mixte (à 6 ddl par nœud) en petits déplacements avec prise en compte de la non-linéarité matérielle de la poutre ainsi que du contact entre l'acier et le béton. Une stratégie efficace de type nœud mobile (Flying Node) est proposée pour déterminer l'étendue de la surface de contact au sein d'un élément fini et d'adapter le maillage de l'élément poutre/poteau. Pour la résolution du problème de contact, la technique du Lagrangien Augmenté a été retenue. On montre que dans certaines situations, le soulèvement modifie la redistribution des efforts
The goal of this thesis is to develop computational tools for the nonlinear analysis of steel and composite steel-concrete structures under cyclic loading taking into account the actual behaviour of joint, material and geometry non-linearities and contact conditions at the steel-to-concrete interface. In particular, our efforts focuses on typical bolted end-plate connection between steel or composite beam and steel column. The objective is to develop a new «joint finite element" able to reproduce accurately the cyclic behavior of the beam-to-column connection. Next this model is combined with a non-linear steel/composite beam element considering slip and possible uplift at the interface. The thesis consists of three major parts. The first part deals with the behavior of a steel beam-to-column bolted end-plate connection under arbitrarily cyclic loading. The proposed model is based on an improved component method that closely follows the deformation of each component taking into account non-linearities induced by possible gap between the column flange and the end-plate. This model has been developed for a single row connection. In the case of multiple row bolted connection group effects may develop. Possible group effect between two bolt-rows has been implemented considering the model proposed by Cerfontaine based on the definition of the multi-surface yield criterion and the associated flow rule that govern deformation of equivalent springs. Only the case of perfect plasticity is considered. It is shown that the influence of the group effect is not negligible on the nonlinear response of the joint. In the second part, we have developed a flexible co-rotational two-noded beam with generalized elasto-plastic hinges at the beam ends. It is assumed that plastic deformations concentrate at these hinges. These hinges have the ability to elongate/shorten along the beam axis and to rotate. A family of asymmetric and convex yield surfaces of super-elliptic shape is considered for the plastic behavior of the hinges. By varying the roundness factor, an infinite nun1ber of yield surface are obtained. It is shown that the nonlinear response of bolted connections subjected to both bending and tension are conveniently modeled with such a yield surface. It was observed that cyclic loading produces pinching effect, cyclic softening and ductile behavior. Advantages and limitations of the approach are discussed. Finally, the third part is dedicated to the problem of contact at the interface of steel-concrete composite beams. A "new" finite element for composite steelconcrete beam is proposed. The beam element has 6 degrees of freedom per node. The concrete beam is allowed to separate from the steel beam. An efficient contact algorithm is proposed. The Flying node concept is introduced and used to determine the extent of the contact area within a single element and modify the mesh of the beam structure. The contact problem is solve using the Augmented Lagrangian Method. The influence of contact on the loading capacity of the beam and its influence on some design variables are highlighted

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Hadžalić, Emina. "Analysis of pore pressure influence on failure mechanisms in structural systems." Thesis, Compiègne, 2019. http://www.theses.fr/2019COMP2502.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la sécurité globale des structures en matériaux hétérogènes saturés soumis à des charges extrêmes, et est appliquée à des problèmes d’interaction fluide-structure, tels que l’interaction barrage-réservoir. Un modèle numérique d’interaction est proposé pour prédire les principales tendances et le comportement général d’un barrage en matériau saturé en interaction avec le réservoir dans des analyses de défaillance d’intérêt pratique. Le modèle numérique proposé est d’abord présenté dans un cadre bidimensionnel (2D), puis étendu à un cadre tridimensionnel (3D). La structure est considérée comme un milieu poreux saturé constitué d’un matériau cohésif. On suppose que le fluide externe en interaction avec la structure agit comme une source de saturation des pores. La réponse de la structure en matériau saturé est décrite avec un modèle lattice discrete couplé de type poutre, basé sur la discrétisation du domaine avec la tessellation de Voronoï, où les liens cohésifs sont représentés par des poutres de Timoshenko non linéaires avec un champ de déplacements enrichi en termes de discontinuités fortes. Le couplage entre la phase solide et le fluide dans les pores est traité avec la théorie de Biot et la loi de Darcy décrivant l’écoulement d’un fluide à travers d’un milieu poreux. La prise en compte numérique du couplage interne ajoute un degré de liberté supplémentaire du type pression à chaque nœud de l’élément fini de Timoshenko, qui est ensuite utilisé pour résoudre les problèmes d’interface entre la structure et le fluide. On considère que le fluide externe dans le réservoir est limité à des petits mouvements, ce qui nous permet de le modéliser avec la théorie des ondes acoustiques. Pour cela, la formulation lagrangienne avec l’approximation mixte déplacement-pression est choisie. Le traitement de l’interface fluide-structure dans le modèle numérique d’interaction est résolu d’une manière simple et efficace. Notamment, les éléments finis de la structure et du fluide externe partagent les mêmes degrés de liberté dans les nœuds communs, permettant ainsi la résolution du système d’équations avec une approche de calcul monolithique. Toutes les implémentations et les simulations numériques sont effectués avec la version recherche du code informatique FEAP (Finite Element Analysis Program). Les modèles numériques proposés pour la structure, le fluide externe et le modèle d’interaction sont validés dans le régime élastique linéaire en comparant les résultats calculés avec les valeurs de référence obtenues soit avec des solutions analytiques, soit avec des modèles continus. Les simulations numériques dans le régime non linéaire ont comme but de démontrer les capacités du modèle proposé de capturer la réponse complète à l’échelle macro et les mécanismes de rupture des structures en matériaux saturés. Enfin, la capacité du modèle d’interaction proposé de traiter la défaillance localisée progressive d’un barrage construit en matériau cohésif poreux sous l’interaction barrage-réservoir a été testé pour un programme de chargement spécifique. Pour prendre en compte les effets de la température, le couplage thermique est introduit dans le modèle numérique de la structure
This thesis studies the issue of the overall safety of structures built of heterogeneous and pore-saturated materials under extreme loads in application to fluid-structure interaction problems, such as the dam-reservoir interaction. We propose a numerical model of interaction capable of predicting main tendencies and overall behavior of pore-saturated dam structure interacting with the reservoir in failure analyses of practical interest. The proposed numerical model is first presented in two-dimensional (2D) framework and later extended to three-dimensional (3D) framework. We consider the structure built of porous cohesive material. We assume that the external fluid in interaction with the structure acts as a source of pore saturation. We model the response of the pore-saturated structure with the coupled discrete beam lattice model based on Voronoi cell representation of domain with inelastic Timoshenko beam finite elements enhanced with additional kinematics in terms of embedded strong discontinuities acting as cohesive links. The coupling between the solid phase and the pore fluid is handled with Biot’s porous media theory, and Darcy’s law governing the pore fluid flow. The numerical consideration of internal coupling results with an additional pressure-type degree of freedom placed at each node of the Timoshenko beam finite element, which is later used at the fluidstructure interface. The confined conditions met for external fluid placed in the reservoir enable the modeling of external fluid motion with the acoustic wave theory. For the numerical representation of the external fluid limited to small (irrotational) motion, we choose a Lagrangian formulation and the mixed displacement/pressure based finite element approximation. The end result are the displacement and pressure degrees of freedom per node of external fluid finite elements, which allows for the issue of the fluid-structure interface to be solved in an efficient and straightforward manner by directly connecting the structure and external fluid finite elements at common nodes. As a result, all computations can be performed in a fully monolithic manner. All numerical implementations and computations are performed with the research version of the computer code FEAP (Finite Element Analysis Program). The proposed numerical models of structure, external fluid and ultimately numerical model of interaction are validated in the linear elastic regime of structure response by comparing computed results against reference values obtained either with analytical solutions or continuum models. The numerical simulations in the nonlinear regime of structure response are performed with the aim to demonstrate the proposed coupled discrete beam lattice model capabilities to capture complete macro-scale response and failure mechanisms in pore-saturated structures. Finally, the proposed numerical model of interaction ability to deal with the progressive localized failure of a dam structure built of porous cohesive material under damreservoir interaction for a particular loading program was tested. To account for the temperature effects, the thermal coupling is introduced in the numerical model of the structure

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Du, Peloux De Saint Romain Lionel. "Modeling of bending-torsion couplings in active-bending structures : application to the design of elastic gridshells." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1209/document.

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Abstract:

Les structures de type gridshell élastique permettent de réaliser des enveloppes courbes par la déformation réversible d’une grille structurelle régulière initialement plane. Cette capacité à “former la forme” de façon efficiente prend tout son sens dans le contexte actuel où, d’une part la forme s’impose comme une composante prédominante de l’architecture moderne, et d’autre partl’enveloppe s’affirme comme le lieu névralgique de la performance des bâtiments. Fruit des recherches de l’architecte et ingénieur allemand Frei Otto dans les années 1960, elles ont été rendues populaires par la construction de la Multihalle de Mannheim en 1975. Cependant, en dépit de leur potentiel, très peu de projets de ce type ont vu le jour suite à cette réalisation emblématique qui en a pourtant démontré la faisabilité à grande échelle. Et pour cause, les moyens engagés à l’époque ne sauraient assurer la reproductibilité de cette expérience dans un contexte plus classique de projet, notamment sur le plan économique. Par ailleurs, les techniques et les méthodes développées alors sont pour la plus part tombées en désuétude ou reposent sur des disciplines scientifiques qui ont considérablement évoluées. Des matériaux nouveaux, composites, ont vu le jour. Ils repoussent les limitations intrinsèques des matériaux usuels tel que le bois et offrent des performances techniques bien plus intéressantes pour ce type d’application. Enfin, notons que le cadre réglementaire a lui aussi profondément muté, apportant une certaine rigidité vis-à-vis de la pénétration des innovations. Ainsi la conception des gridshells se pose-t-elle en des termes nouveaux aux architectes et ingénieurs actuels et se heurte à l’inadéquation des outils et méthodes existant. Dans cette thèse, qui marque une étape importante dans une aventure de recherche personnelle initiée en 2010, nous tentons d’embrasser la question de la conception des gridshells élastiques dans toute sa complexité, en abordant aussi bien les aspects théoriques que techniques et constructifs. Dans une première partie, nous livrons une revue approfondie de cette thématique et nous présentons de façon détaillée l’une de nos principales réalisation, la cathédrale éphémère de Créteil, construite en 2013 et toujours en service. Dans une seconde partie, nous développons un élément de poutre discret original avec un nombre minimal de degrés de liberté adapté à la modélisation de la flexion et de la torsion dans les gridshells constitués de poutres de section anisotrope. Enrichi d’un noeud fantôme, il permet de modéliser plus finement les phénomènes physiques au niveau des connexions et des appuis. Son implémentation numérique est présentée et validée sur quelques cas tests. Bien que cet élément ait été développé spécifiquement pour l’étude des gridshells élastiques, il pourra avantageusement être utilisé dans tout type de problème où la nécessité d’un calcul interactif avec des tiges élastiques prenant en compte les couplages flexion-torsion s’avère nécessaire
An elastic gridshell is a freeform structure, generally doubly curved, but formed out through the reversible deformation of a regular an initially flat structural grid. Building curved shapes that way seems to offer the best of both worlds : shell structures are amongst the most performant mechanically speaking while planar and orthogonal constructions are much more efficient and economic to produce than curved ones. This ability to “form a form” efficiently is of peculiar importance in the current context where morphology is a predominant component of modern architecture, and envelopes appear to be the neuralgic point for building performances. The concept was invented by Frei Otto, a German architect and structural engineer who devoted many years of research to gridshells. In 1975 he designed the Multihalle of Mannheim, a 7500 m2 wooden shell which demonstrated the feasibility of this technology and made it famous to a wide audience. However, despite their potential, very few projects of this kind were built after this major realization. And for good reason, the ressources committed at that time cannot guarantee the replicability of this experiment for more standard projects, especially on the economic level. Moreover, the technics and methods developed by Otto’s team in the 1960s have mostly fall into disuse or are based on disciplines that have considerably evolved. New materials, such as composite materials, have recently emerged. They go beyond the limitations of conventional materials such as timber and offer at all levels much better technical performances for this kind of application. Finally, it should be noted that the regulatory framework has also deeply changed, bringing a certain rigidity to the penetration of innovations in the building industry. Therefore, the design of gridshells arises in new terms for current architects and engineers and comes up against the inadequacy of existing tools and methods. In this thesis, which marks an important step in a personal research adventure initiated in 2010, we try to embrace the issue of the design of elastic gridshells in all its complexity, addressing both theoretical, technical and constructive aspects. In a first part, we deliver a thorough review of this topic and we present in detail one of our main achievements, the ephemeral cathedral of Créteil, built in 2013 and still in service. In a second part, we develop an original discrete beam element with a minimal number of degrees of freedom adapted to the modeling of bending and torsion inside gridshell members with anisotropic cross-section. Enriched with a ghost node, it allows to model more accurately physical phenomena that occur at connections or at supports. Its numerical implementation is presented and validated through several test cases. Although this element has been developed specifically for the study of elastic gridshells, it can advantageously be used in any type of problem where the need for an interactive computation with elastic rods taking into account flexion-torsion couplings is required

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Ben, Dhia Mohamed Achraf. "Détermination des contraintes internes par méthode dynamique résonante : application aux massifs revêtus." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2016. http://www.theses.fr/2016ESMA0021/document.

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Abstract:

L’objet de ce travail de thèse consiste à utiliser un formalisme vibratoire pour la détermination de contraintes dans les dépôts à l’aide de la méthode dynamique résonante. Ceci a nécessité le développement d’un formalisme vibratoire adapté aux massifs revêtus, en reliant le niveau de contrainte à la variation des fréquences de résonance mesurées. L’étude a été effectuée en menant trois approches en parallèle : numérique, analytique et expérimentale. En premier lieu, nous avons réalisé des simulations numériques par éléments finis, afin de déterminer la distribution de contraintes dans l’épaisseur d’une poutre composite contrainte et d’évaluer l’effet de ces profils de contraintes sur la fréquence de résonance. Les résultats numériques ont permis d’optimiser le développement d’un nouveau formalisme vibratoire analytique. Pour valider ce dernier formalisme, il nous a fallu l’appliquer sur des dépôts réels,en confrontation avec les résultats d’autres méthodes de mesures de contraintes (DRX/Stoney). Cette confrontation numérique-analytique/expérimentale a révélé que la méthode dynamique résonante est pertinente pour des systèmes de dépôts ayant des rapports d’épaisseur supérieur à0,01
The aim of this work is to use a new vibratory formalism in order to determine the level of internal stresses in coated materials using the dynamic resonant method. This requires the improvement of vibratory formalism, which allows to link the stress level to the variation of resonance frequency in free flexural mode. This study was conducted by doing three different approaches: numerical, analytical and experimental measurements in real coating. Numerical simulations were conducted by finite element method in static mode to determine the stress distribution in depth. Furthermore, we made other numerical simulations in dynamic mode to evaluate the effect of these static results on the resonant frequency, in comparison with those of coated material without stress. At this stage, these numerical studies let us to develop the vibratory formalism analytically. To validate this latter formalism, we applied it in a real coating for measuring the stress level and we made comparisons with results from others methods(DRX/Stoney). This confrontation (numerical-analytical/experimental measurements) found that dynamic resonant method is efficient for coated material having a thickness ratio moreimportant than 0,01

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Bai, Ruqing. "Numerical modeling of isotropic and composites structures using a shell-based peridynamic method." Thesis, Compiègne, 2019. http://www.theses.fr/2019COMP2482.

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Abstract:

Le travail de thèse porte sur de nouveaux compléments et améliorations pour la théorie de la péridynamique concernant la modélisation numérique de structures minces telles que les poutres et les plaques, les composites isotropes et multicouches soumis à un chargement dynamique. Nos développements ont principalement porté sur l'exploration des possibilités offertes par la méthode péridynamique, largement appliquée dans divers domaines de l'ingénierie où des discontinuités fortes ou faibles peuvent se produire, telles que des fissures. La procédure de généralisation de la méthode Peridynamics pour la modélisation des structures de poutres de Timoshenko et des structures de plaques de Reissner-Mindlin avec une large plage de rapport épaisseur sur longueur allant de structures épaisses à très minces est indiquée. Et un impact avec une faible vitesse simplifié basé sur le modèle péridynamique développé pour la poutre de Timoshenko et la plaque de Reissner-Mindlin a été proposé en utilisant une procédure de contact spécifique pour l'estimation « naturelle » de la charge d'impact. L’originalité de la méthode actuelle réside dans l’introduction avec deux techniques permettant de réduire le problème de blocage par cisaillement qui se pose dans les structures à poutres et à plaques minces, à savoir la méthode d’intégration réduite (ou sélective) et la formulation mixte. Le modèle péridynamique résultant pour les structures de poutre de Timoshenko et les structures de plaque de Reissner-Mindlin est efficace et ne souffre d'aucun phénomène de verrouillage par cisaillement. En outre, la procédure de généralisation de la méthode péridynamique pour la modélisation de structures composites minces renforcées par des fibres est introduite. L’approche péridynamique pour la modélisation d’une couche est d’abord validée en quasi-statique, ce qui inclut des problèmes de prévision de la propagation de fissures soumis à des conditions de chargement mécaniques. La méthode péridynamique a ensuite été étendue à l’analyse de structures composites minces renforcées par des fibres utilisant la théorie fondamentale d’une couche. Enfin, plusieurs applications impliquant des structures composites minces renforcées par des fibres et des résultats numériques ont été validées par comparaison à la solution FEM obtenue à l'aide d'un logiciel commercial ou à des solutions de référence de la littérature. Dans toutes les applications, Péridynamics montre que les résultats correspondent parfaitement aux solutions de référence, ce qui prouve son potentiel d’efficacité, en particulier pour la simulation de chemins de fissures dans les structures isotropes et composites
This thesis introduces some new complements and improvments for the Bond-Based Peridynamics theory concerning the numerical modeling of thin structures such as beams and plates, isotropic and multilayer composites subjected to dynamic loading. Our developments have been focused mainly on exploring the possibilities offered by the Peridynamic method, which has been widely applied in various engineering domains where strong or weak discontinuities may occur such as cracks or heterogeneous media. The generalization procedure of the Peridynamics method for the modeling of Timoshenko beam structures and Reissner-Mindlin plate structures respectively with a wide range of thickness to length ratio starting from thick structures to very thin structures is given. And A simplified low velocity impact based on the developed Peridynamic model for Timoshenko beam and ReissnerMindlin plate has been proposed by using a specific contact procedure for the estimation of the impact load. The originality of the present method was the introduction for the first time of two techniques for the alleviation of the shear locking problem which arises in thin beam and plate structures, namely the reduced (or selective) integration method and mixed formulation. The resulting Peridynamic model for Timoshenko beam structures and Reissner-Mindlin plate structures is efficient and does not suffer from any shear locking phenomenon. Besides, the generalization procedure of Peridynamic method for the modeling of fiber-reinforced thin composite structures is introduced. The Peridynamic approach for the modeling of a lamina is firstly validated in the quasi-statics including a crack propagation prediction problems subjected to mechanical loading conditions and then the Peridynamic method was further extended to analyze fiber-reinforced thin composite structures using the fundamental lamina theory. Finally, several applications involving fiber-reinforced thin composite structures and numerical results were validated by comparison to the FEM solution obtained using commercial software or to reference solutions from the literature. In all applications, the Peridynamics shows that results are matching perfectly the reference solutions, which proves its efficiency potentiality especially for crack paths simulation in isotropic and composite structures

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Cottanceau, Emmanuel. "Simulation numérique du processus d’assemblage de câbles flexibles en grands déplacements." Thesis, Paris, ENSAM, 2018. http://www.theses.fr/2018ENAM0011/document.

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Abstract:

Avec l’essor de l’électronique embarquée, les câbles électriques constituentune part importante des pièces automobiles tandis que l’espace à bord n’a cessé de diminuer. Leur flexibilité requiert la prédiction de leur déformation durant leur montage afin d’éviter le contact avec d’autres pièces du véhicule et leur endommagement. Les outils actuels ne permettent pas une prédiction assez réaliste et précise de leur comportement, nécessaire dans un volume de travail très restreint. Les étapes de montage sont donc validées via la réalisation de maquettes réelles coûteuses. Cette thèsea pour but d’améliorer la simulation numérique de ces pièces souples. Nous proposonsici un code de simulation 3D basé sur un modèle de poutre géométriquement exact résolu par la méthode des éléments finis. Son originalité tient dans le couplage des quaternions pour modéliser les rotations 3D et de la méthode asymptotique numérique pour la continuation du système non linéaire qui lui confère une grande robustesse. Un banc d’essai permettant l’identification des paramètres homogénéisés nécessaires au modèle numérique et sa validation par comparaison de la géométrie finale et du chemin d’équilibre est présenté. Combinés à des développements analytiques sur les modèles de poutres avec cisaillement, les essais mènent à une évaluation critique du modèle deTimoshenko 3D pour la représentation des torons de câbles
With on-board electronics expansion, electrical cables are an essential partof automotive pieces and the space on board has plummeted. Their flexibility requires to predict their deformation during vehicle assembly in order to avoid the contact with other pieces and damaging. Current numerical tools do not allow a realistic and accurate prediction, which is necessary in the obstructed car space. Assembly steps thus are validated on costly physical mock-ups. This thesis aims at improving numerical simulation of these flexible pieces. We herein propose a 3D algorithm based on a geometrically exact beam model solved by the finite element method. This work’s originality stands in coupling quaternions as rotational parameters and the asymptotic numerical method as nonlinear solver which results in a very robust algorithm. A test bench designed to identify the homogenized beam parameters of the numerical model and to validate it by offering a comparison on the final geometry and the equilibrium path is presented. Analytical developments on shear beams and the results of these experimental tests lead to a critical evaluation of the 3D Timoshenko model for representing stranded cables

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Dissertations / Theses on the topic 'Poutres mixtes'

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