Modélisation numérique de l’interface collée pultrudé – béton Ibrahim ALACHEK *1, Nadège REBOUL 1 et Bruno JURKIEWIEZ 1 Le 25 novembre 2016 * [email protected]1 Université Claude Bernard Lyon1, laboratoire des matériaux composites pour la construction Club Cast3M 2016
32
Embed
Modélisation numérique de - Cast3M · Essai de caractérisation ... III.1 Modèles retenus III.2 Résultats et discussion ... Développement des règles de dimensionnement de structures
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Modélisation numérique de l’interface collée pultrudé – béton
Ibrahim ALACHEK*1, Nadège REBOUL1 et Bruno JURKIEWIEZ1
Le 25 novembre 2016
*[email protected]é Claude Bernard Lyon1, laboratoire des matériaux composites pour la construction
Club Cast3M 2016
Club Cast3M 2016 Transparent 2
modélisation numérique de l’interface collée pultrudé – béton
Contexte & EnjeuxBéton
GFRP Connexion à l’interface par collage.
Avantages
• Rapidité de mise en œuvre
• Résistance contre la corrosion
• Rapport résistance-poids élevé
• Réduction des coûts
• Moindre incidence des intempéries sur le déroulement du chantier
• Environnement contrôlé pour la production de béton
Club Cast3M 2016 Transparent 3
modélisation numérique de l’interface collée pultrudé – béton
Objectifs
Objectifs
L’étude vise à:
• Garantir la qualité, la fiabilité…..
• Améliorer la performance mécanique des assemblages béton-GFRP
• Étudier la distribution des contraintes à l’interface
• Améliorer les connaissances sur le comportement instantané de ce typed’assemblage
Club Cast3M 2016 Transparent 4
modélisation numérique de l’interface collée pultrudé – béton
Essai de caractérisation
Zone de collage
hL
Contrainte de cisaillement
Essai de poussée « Push out »
• C’est un essai de cisaillement pour caractériser le joint et tester sa capacité de transférer les efforts
• Cet essai convient pour traduire le plus fidèlement possible l’état de sollicitation du joint ( traction/cisaillement)
Club Cast3M 2016 Transparent 5
modélisation numérique de l’interface collée pultrudé – béton
Sommaire
I. Modèle numérique
I.1 Géométrie
I.2 Stratégie de maillage
I.3 Principales hypothèses
I.4 Défis de simulation
II. Pré-simulations élastiques
III. Simulations dans le domaine non linéaire
III.1 Modèles retenus
III.2 Résultats et discussion
IV. Conclusions & Perspectives
Club Cast3M 2016 Transparent 6
modélisation numérique de l’interface collée pultrudé – béton
Géométrie
100 mm 100 mm 100 mm
50 mm
15
0 m
m
20
0 m
m
50 mm
Tube carré
creux pultrudé
Dallette du
béton
Zone collée
Club Cast3M 2016 Transparent 7
modélisation numérique de l’interface collée pultrudé – béton
Géométrie à modéliser1
00
mm
100 mmTop View
100 mm 100 mm
50
mm
50 mm
Époxy Seal
Concrete substrate
GFRP square tube
3D View
F Déplacement
imposé
Symétrie
x
z
y
8 mm
Club Cast3M 2016 Transparent 8
modélisation numérique de l’interface collée pultrudé – béton
Stratégie de maillage
La contrainte est très importante autour et dans la zone àproximité du joint collé
Maillage très fin autour de l’interface
Dans les zones où les chargements ou les conditions limitessont imposés afin de limiter au maximum les effets deconcentration et gradients de contraintes.
Maillage moins serré
Club Cast3M 2016 Transparent 9
modélisation numérique de l’interface collée pultrudé – béton
Principales hypothèses
Tous les déplacements en pied de bloc ( z = 0) sont bloqués pour tenir compte du frottement possible des blocs sur la presse.
Il existe du frottement entre le bloc du béton et la plaque de presse
La longueur caractéristique est de trois fois la taille de la plus grande hétérogénéité[Bazant & Pijaudier-Cabot, 1989], soit Lc =3x8=24mm
Hypothèse n°1
Hypothèse n°2
z
xZ=0 mm
Z=50 mm
Z=200 mm
Z=250 mm
Club Cast3M 2016 Transparent 10
modélisation numérique de l’interface collée pultrudé – béton
Défis de simulation
• Un nombre trop important de nœuds, pénalisant en terme d’utilisation de lamémoire vive
• Non-linéarité du comportement du béton, due de la fissuration par traction dubéton principalement
• la construction de la matrice de connectivité nécessite des capacités mémoiresconsidérables, elle limite la génération du maillage et le choix de la longueurcaractéristique
Difficultés du problème
Problème non-linéaire
• Méthode itérative découplée de type Newton-Raphson approché
• Code de calcul aux éléments finis Cast3M [Cast3M, 2015]
Pré-simulations élastiques
Club Cast3M 2016 Transparent 12
modélisation numérique de l’interface collée pultrudé – béton
Pré-simulations élastiquesComparaison entre les éléments tétraédriques et hexaédriques
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
0 25 50 75 100 125 150
Co
ntr
ain
te d
e c
isa
ille
me
nt
sxz
(MP
a)
h (mm)
Sxz-CU20
Sxz-CUB8
Sxz-TET4
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
0 25 50 75 100 125 150
Co
ntr
ain
te a
xia
le n
orm
ale
szz
(MP
a)
h (mm)
Szz-CU20
Szz-CUB8
Szz-TET4
• Les courbes ont les mêmes allures générales et sont presque confondues• Les éléments d’interpolation linéaire réduisent le temps de calcul
zy
x
Zone de post traitement
Club Cast3M 2016 Transparent 13
modélisation numérique de l’interface collée pultrudé – béton
-10
0
10
20
30
40
50
0 25 50 75 100 125 150
Co
ntr
ain
te n
orm
ale
pe
rpe
nd
icu
lair
e s
xx
(MP
a)
Z (mm)
Sxx-TET4-LIAI3
Sxx-TET4-Massifs
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
0 25 50 75 100 125 150co
ntr
ain
te d
e c
iasa
ille
me
nt
sxz
(MP
a)
Z (mm)
Sxz-TET4-LIAI3
Sxz-TET4-massifs
Zone de post traitement
zy
x
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
0 25 50 75 100 125 150
Co
ntr
ain
te a
xia
le n
orm
ale
szz
(M
Pa
)
Z (mm)
Szz-TET4-LIAI3
Szz-TET4-Massifs
Pré-simulations élastiquesComparaison entre éléments massifs et éléments d’interface
Club Cast3M 2016 Transparent 14
modélisation numérique de l’interface collée pultrudé – béton
Pré-simulations élastiquesComparaison entre éléments massifs et éléments d’interface
-10
0
10
20
30
40
50
60
0 25 50 75 100 125 150
Co
ntr
ain
te n
orm
ale
pe
rpe
nd
icu
lair
e (
MP
a)
h (mm)
Sxx-CUB8-LIA4
Sxx-CUB8-Massifs
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
0 25 50 75 100 125 150
Co
ntr
ain
te d
e c
isa
ille
me
nt
(MP
a)
h (mm)
Sxz-CUB8-LIA4
Sxz-CUB8-Massifs
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
0 25 50 75 100 125 150
Co
ntr
ain
te a
xia
le n
orm
ale
szz
(M
Pa
)
h (mm)
Szz-CUB8-LIA4
Szz-CUB8-Massifs
Les éléments joints réduisent de façon considérable les temps de calcul: on divise parenviron 2 le nombre de nœuds et obtient des résultats similaires au calcul massiqueclassique.
zy
x
Zone de post traitement
Club Cast3M 2016 Transparent 15
modélisation numérique de l’interface collée pultrudé – béton
Pré-simulations élastiquesTest de convergence (Patch test)