• Langue : Anglais
• Discipline : Génie civil
• Identifiant : 2022ULILN030
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 08/12/2022

Résumé en langue originale

La teneur en eau a une influence importante sur les propriétés mécaniques du béton. Le présent travail porte sur l'étude du comportement hydro-mécanique du béton sous fortes pressions de confinement, et sur l'analyse numérique de la résistance d'une cible en béton soumise à la pénétration d'un projectile en présence d'eau interstitielle. Cette thèse est composée de trois parties principales.Dans la première partie, sur la base des résultats expérimentaux existants et de la théorie poro-mécanique, un modèle élastoplastique est proposé pour décrire le comportement mécanique du béton sous hautes pressions de confinement et différentes conditions de saturation. Ensuite, le modèle proposé est implémenté dans le code éléments finis Abaqus, et tous les paramètres du modèle sont déterminés à l'aide de données d'essais en laboratoire. Après cela, une série d'essais conventionnels de compression triaxiale dans du béton saturé sous différentes pressions de confinement sont simulés, afin de vérifier les performances du modèle proposé pour décrire le comportement mécanique du béton étudié.Dans la deuxième partie, le modèle de comportement proposé est étendu au béton partiellement saturé, et plusieurs essais en laboratoire sous différentes pressions de confinement et teneurs en eau sont simulés. La comparaison des simulations numériques et des résultats expérimentaux montre que le modèle proposé est capable de bien décrire le comportement couplé hydro-mécanique du béton sous fortes pressions de confinement à l'échelle du matériau. Les résultats montrent que la pression interstitielle a un effet important sur les réponses confinées du béton : déformation irréversible, effondrement des pores et dépendance à la pression, etc..Dans la troisième partie, le modèle proposé est utilisé pour analyser numériquement la pénétration d'un projectile dans des cibles en béton avec présence d'eau interstitielle, et obtenir l'évolution de la profondeur de pénétration et de l'accélération du projectile avec le temps. L'étude montre que les résultats numériques des essais de pénétration ont une bonne concordance avec les courbes expérimentales, et que le modèle proposé peut fournir une prédiction raisonnable du comportement hydromécanique du béton étudié soumis à la pénétration de projectiles. Les prédictions numériques et les discussions de cette étude peuvent aider les ingénieurs à améliorer leur compréhension de l'influence de la pression interstitielle sur la vulnérabilité des structures en béton soumises à des charges extrêmes telles que des explosions ou des impacts, et fournir une référence précieuse pour la conception et l'optimisation de l'ingénierie de protection.

Résumé traduit

The moisture content has an important influence on the mechanical properties of concrete. The present work focuses on studying the hydro-mechanical behavior of concrete under high confining pressures, and numerically analyses the penetration performance of a concrete target subjected to projectile impact in the presence of pore water. The thesis is mainly composed of three parts.In the first part, based on the existing experimental results and poro-mechanics theory, an elastoplastic constitutive model is proposed to describe the mechanical behavior of concrete under high confining pressures and different saturation conditions. Then the proposed model is implemented in the finite element program Abaqus, and all model parameters are determined using laboratory tests data. After that, a series of conventional triaxial compression tests in saturated concrete under different confining pressures are simulated, to verify the performance of the proposed model for describing the mechanical behavior of studied concrete.In the second part, the proposed constitutive model is extended to the partially saturated concrete, several laboratory tests under different confining pressures and water content are simulated. The comparison of numerical simulations and experimental results shows that the proposed model is capable of well describing the coupled hydro-mechanical behavior of concrete under high confining pressures at the material scale. These results show that pore pressure has an important effect on the confined responses of concrete: irreversible deformation, pore collapse and pressure dependence, etc.In the third part, using the proposed model to numerically analyze the penetration behavior of projectile in concrete targets with presence of pore water, we obtain the evolution of penetration depth and projectile acceleration with time. The study exhibits that the numerical results of penetration tests have a good concordance with the experimental curves, and the proposed model can provide a reasonable prediction for the hydro-mechanical behavior of studied concrete subjected to projectile penetration. The numerical predictions and discussions in present work can help engineers to enhance their understandings on the influence of pore pressure on the vulnerability of concrete structures subjected to extreme loads such as explosion or impacts, and provide valuable reference for the design and optimization of protective engineering.