poutres souid lmt
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Définition du benchmark CEOS : Atelier cyclique
Objectifs :Les objectifs du benchmark sont de classer les modèles et les méthodes numériques dans le cadre de calculs de structures sous sollicitations mécaniques cycliques. Nous avons choisi deux modes de sollicitations :
1. Sollicitations de type effort normal / moment fléchissant.
2. Sollicitations de type cisaillement.
Les classements se feront sur la capacité à reproduire le comportement mécanique de la structure étudiée (Courbes globales, carte de fissuration) et sur l'aptitude à prédire les ouvertures de fissures.
Compte tenu des objectifs imposés nous avons sélectionné des supports expérimentaux pour lesquels la sollicitation mécanique et cyclique et les ouvertures de fissures ont été mesurées.
Les descriptions suivantes sont largement inspirées de [1],[2] et de [3] .
Poutres Souid LMT:Les expériences ont été réalisées dans le cadre du doctorat de A. Souid qui devrait soutenir avant le mois de juillet.
Description des essais :Les essais ont été réalisés sur des poutres en béton armé sollicitées en flexion 3 points. Les poutres ont une portée de 1,5m, une hauteur de 20cm et une largeur de 15cm ; trois différents ferraillages ont été utilisés. Les essais sont intégrés à un calcul éléments finis représentant une structure sollicitée par un séisme (Figure 1), la poutre P1 P2 est testée expérimentalement (Figure 2)alors que le reste de la structure est simplement calculé.
Figure 1: Sous structuration.
Figure 2: Système expérimental
Le benchmark porte uniquement sur la partie expérimentale qui concerne deux poutres en béton armé ([P1P2]) sollicitée en flexion alternée 3 points. Les essais étant effectués en pseudodynamique, la vitesse de sollicitation permet de négliger les effets inertiels.
Ferraillage longitudinal Ferraillage transversal
Poutre 1 4 HA 12 Ø6 / 30cm
Poutre 8 2 HA 10(haut) + 2HA12(bas) Ø6 / 15cm
Données disponibles:
Histoire de chargement : déplacement imposé au centre de la poutre en fonction du temps.
Voir fichiers joints.
● Déplacement imposé en fonction du temps : poutre1t_d.txt et poutre8t_d.txt
● Force déplacement : poutre1d_F.txt et poutre8d_F.txt
Caractéristiques mécaniques des aciers et du béton.
Acier :
● Module d'élasticité E=200000Mpa (valeur évaluée)
● Limite d'élasticité y=610MPa (valeur évaluée)
● Module d'écrouissage linéaire H=1000Mpa (valeur évaluée)
Béton :
● Module d'élasticité poutre 1: E=19500Mpa (valeur évaluée sur la raideur initiale de la poutre)
● Module d'élasticité poutre 8: E=40000Mpa (valeur évaluée sur la raideur initiale de la poutre)
● Coefficient de Poisson =0.2 (valeur évaluée)
● Résistance à la compression f c=24MPa (valeur expérimentale moyenne)
● Résistance à la traction f t=3MPa (valeur par défaut)
● Énergie de fissuration G f=100Nm/m2 (valeur par défaut)
Travail demandé:
Description du modèle de calcul:
1. Équations constitutives du modèle.
2. Identification exhaustive (avec justification) des paramètres utilisés
3. Maillage et conditions aux limites
Résultats:
1. Courbes globales effortdéplacement2. Contraintes dans les aciers aux extremums des déplacements.3. Cartes de fissuration (avec si possible ouvertures de fissures) aux extremums des
déplacements.
Essais SAFE:
IntroductionLe programme SAFE concernait une série de 13 tests pseudodynamiques sur des murs en cisaillement. Le mur, ses raidisseurs ainsi que les longrines supérieures et inférieures assurant le chargement sont représentés sur la Figure 3.
Un dispositif de chargement a été conçu et construit de telle façon que la rotation de la longrine supérieure soit empêchée. Ce dispositif est réutilisé pour chacun des tests.
Les essais sont effectués de façon pseudodynamique. Contrairement à un essai dynamique sur table vibrante, la méthode pseudodynamique est une méthode hybride numérique/expérimentale qui combine le calcul du déplacement de la structure (ici un degrés de liberté de translation horizontale) et la mesure de la force employée pour imposer ce déplacement. Les forces d'inertie (et éventuellement d'amortissement visqueux) d'un tel essais sont calculées numériquement, ce qui permet de réaliser le test avec une échelle de temps dilatée. Il devient ainsi très simple de varier la fréquence propre du système en changeant simplement la valeur de la masse de translation.
Figure 3: Dimensions de la maquette
Le dispositif de chargement est représenté schématiquement sur la Figure 5. On remarque le contrefort additionnel du côté est, qui permet de solliciter le dispositif de chargement de deux côtés à la fois. On remarque également le dispositif de blocage à la base, qui empêche le spécimen de glisser. Des contrevents latéraux ont été introduits, de façon à empêcher les éventuels mouvements hors plan. Deux photographies du dispositif se trouvent à la Figure 4.
Figure 5: Schéma de principe du dispositif de chargement.
Présentation du test T10
GéométrieL'essai T10 «est effectué sur un voile d'épaisseur 20cm renforcé par deux nappes d'aciers avec un taux de renforcement vertical et horizontal de 0,6%. Le pas de ferraillage (distance entre deux aciers consécutifs dans une nappe) est de 12,5cm.
Figure 4: Deux vues du dispositif de chargement.
Figure 7: Voiles T10 et 12 plan de coffrage
Figure 6: Voile T10 et T12 plan de coffrage
Figure 8: Voile T10 plan de ferraillage
Figure 9: Voile T10plan de ferraillage
ChargementMême en l'absence de charge additionnelle, la charge verticale moyenne n'est pas nulle. Le mur doit en effet supporter la masse de la longrine supérieure et du dispositif de chargement estimés à 5T+20T.
Le voile subit un chargement en cisaillement cyclique provoqué par des vérins hydrauliques dirigés
horizontalement. Les essais sont effectués à 3 niveaux de chargement :
● T10.1 : chargement nominal
● T10.2 : 3*chargement nominal
● T10.3 : 6*chargement nominal
Seuls les chargements T10.1 et T10.2 sont concernés par le benchmark.
Présentation du test T12
GéométrieL'essai T12 «est effectué sur un voile d'épaisseur 20cm renforcé par deux nappes d'aciers avec un taux de renforcement vertical et horizontal de 0,11%. Le pas de ferraillage (distance entre deux aciers consécutifs dans une nappe) est de 25cm.
Figure 10: T12 plan de ferraillage
Figure 11: T12 plan de ferraillage
ChargementLa charge verticale moyenne additionnelle n'est pas nulle. Une force verticale F v de 550kN a été imposée à l'aide d'un dispositif passif. Ceci, ajouté à la masse estimée M v de la longrine supérieure et du dispositif de chargement (5T+20T) permet d'imposer au mur une pression verticale d'environ 1MPa.
Le voile subit un chargement en cisaillement cyclique provoqué par des vérins hydrauliques dirigés horizontalement. Les essais sont effectués à 3 niveaux de chargement :
● T12.1 : chargement nominal
● T12.2 : 3*chargement nominal
● T12.3 : 5*chargement nominal
Seuls les chargements T12.1 et T12.2 sont concernés par le benchmark.
Données disponibles:Histoire de chargement : déplacement imposé par les vérins horizontaux en fonction du temps.
Caractéristiques mécaniques des aciers et du béton.
Géométrie détaillée des corps d'épreuves.
Travail demandé:
Description du modèle de calcul:
4. Équations constitutives du modèle.
5. Identification exhaustive (avec justification) des paramètres utilisés
6. Maillage et conditions aux limites
Résultats:
1. Courbes globales effortdéplacement
2. Cartes de fissuration (avec si possible ouvertures de fissures) à différents instants.
Bibliographie1: A. Souid , A. Delaplace, F. Ragueneau, R. Desmorat, Pseudodynamic testing and nonlinear substructuring of damaging structures under earthquake loading, 20082: A. Souid, Sous structuration combinée expérimentalenumérique pour chargements pseudodynamiques endommageants, 20083: . Dray, P. Caperan, P. Pegon, Rapports d'essais SAFE : Présentation des essais réalisés au laboratoire ELSA, 1998