Laurie BUFFO-LACARRIERE

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1 Laurie BUFFO-LACARRIERE
Fissuration précoce des structures massives Comportement thermomécanique des voiles expérimentaux EDF de Civaux Laurie BUFFO-LACARRIERE

2 CEOS.FR EXPERIMENTATION MODELISATION REGLEMENTATION
Comportement et Evaluation des Ouvrages Spéciaux Fissuration et Retrait EXPERIMENTATION MODELISATION REGLEMENTATION Comportement cyclique Comportement monotone Comportement THM Poutres sous chargement hydrique Structures massives au jeune âge

3 Objectif Evaluer la fissuration des structures massives au jeune âge
ENVIRONNEMENT Transferts hydriques et thermiques Pb : Couplage avec l’hydratation FISSURATION PRECOCE Par déformations empêchées Pb : Couplage avec les phénomènes physico-chimiques au jeune âge HYDRATATION Elévation de température Pb : Prise en compte des liants composés

4 PLAN DE L’EXPOSE I – Présentation de la structure I – Présentation de la structure II – Prévision des champs de température III – Prévision de la fissuration précoce IV – Conclusions

5 Géométrie - Calcul thermique : Voile + Radier + Sol => éléments Surfaces bleues en convection (voile et radier) - Calcul mécanique : Voile => 6000 éléments Surface inférieure du voile bloquée (effet du radier)

6 Modélisation : Eléments barre élastiques => 2000 éléments
Description du ferraillage Modélisation : Eléments barre élastiques => 2000 éléments

7 Formulation des bétons
Liant composé Caractéristiques mécaniques mesurées

8 I – Présentation de la structure
II – Prévision des champs de température III – Prévision de la fissuration précoce IV – Conclusions

9 Champs de degrés d’hydratation
Présentation générale du modèle Cure Vent HR "Activation" hydrique Champ de teneur en eau ENV I RONNEMENT Clinker Consommation d’eau Champs de degrés d’hydratation Hydratation Production de chaleur Cendres volantes ... Activation thermique Champ de température MATERIAU Ensoleillement Vent Coffrages T extérieure

10 Interaction portlandite/additions Accessibilité de l'eau aux anhydres
Loi de cinétiques de réaction Activation chimique Interaction portlandite/additions Activation thermique Accessibilité de l'eau aux anhydres da/dt a

11 Calage des paramètres de la loi cinétique
Paramètres de calage réduits à 3 par composé seulement => calés sur un essai de calorimétrie semi adiabatique Langavant Procédure de calage pour les liants composés 1 – Essai avec le clinker (ou CEM I) seul 2 – Essai avec le liant composé C+A (connaissant les paramètres du clinker) 3 – … Calorimètre Langavant Essai normalisé : fiable, reproductible et simple

12 Loi de conservation de la masse d’eau
W imposée (cure humide) Demande en eau du composé i  Calculée en fonction de sa composition chimique + Conditions aux Limites Coefficient de transport d’eau Convection - Vent - Text Loi de Mensi - matériau en cours d’hydratation : Effet de l’hydratation Effet de la quantité d’eau  Paramètres DW0 et b calés sur un essai de perte de masse

13 Loi de conservation de la chaleur
Dégagement de chaleur associé à la réaction du composé i Flux solaire Conduction : - sol - autre structure Ciment : avec k = C3S, C2S C3A, C4AF Additions : Littérature + Conditions aux Limites Capacité et conductivité thermiques Heq Hair coffrage béton Convection : - vent - Text - coffrage Calculées en fonction : de la composition du béton de la nature des granulats

14 Application aux voiles Civaux
Pb dans la gestion de CL de convection différentes dans Castem sur arêtes  Approximation : Coefficient d’échange thermique moyen sur les faces latérales (coffrées) et supérieure (libre) B11 BHP

15 I – Présentation de la structure
II – Prévision des champs de température III – Prévision de la fissuration précoce IV – Conclusions

16 Modèle de comportement thermomécanique jeune âge
Modèle d’hydratation multiphasique Da DT E(a) n=2/3 Seuil de percolation mécanique as identique

17 Modèle d’hydratation multiphasique
Modèle de comportement thermomécanique jeune âge Modèle d’hydratation multiphasique Da DT E(a) eT Tref Seuil de percolation  Importance du très jeune âge

18 Modèle de comportement thermomécanique jeune âge
Modèle d’hydratation multiphasique Da DT E(a) eT Modèle de fluage Calcul des contraintes dues aux blocages internes/externes Ecriture incrémentale des lois élastiques (caractéristiques évolutives) Modèle d’endommagement anisotrope Fissuration précoce des structures ?

19 Application : Voile Civaux BHP
Effet du gradient de température  Blocage INTERNE Effet des déformations empêchées par le radier  Blocage EXTERNE sxx (36 h) -3,3 MPa 1,1 MPa -2,5 MPa 4 MPa sxx (96 h)

20 Application : Voile Civaux BHP
Fissuration obtenue par le modèle à 96h -1,9 kN 4,8 kN Nxx (96 h) 1 dxx (96 h) Fissuration observée sur le voile expérimental

21 Effet du gradient de température
Application : Voile Civaux B11 Effet du gradient de température  Blocage INTERNE -2 MPa 3 MPa sxx (52 h) 1 dxx (52 h)

22 Effet des déformations empêchées par le radier
Application : Voile Civaux B11 Effet des déformations empêchées par le radier  Blocage EXTERNE 1 dxx (68 h) 1 Fissure 2 Fissure 1 dxx (78 h)

23 Application : Voile Civaux B11
Fissuration obtenue par le modèle à 96h 1 Fissure 2 Fissure 1 dxx (78 h) -1,9 kN 23 kN Nxx (78 h) Fissuration observée sur le voile expérimental

24 I – Présentation de la structure
II – Prévision des champs de température III – Prévision de la fissuration précoce IV – Conclusions

25 Prévision des températures
Prévision de la température au cœur légèrement sous-estimée  Essais Langavant complémentaires sur liants réels Prévision des gradients approximatifs  Astuce numérique pour CL de convection multiples

26 Occurrence de la percolation et incidences
Prévision de la fissuration précoce Prévision de la fissuration globalement sous estimée  Amélioration de la compréhension des phénomènes au très jeune âge  Amélioration de la prise en compte du retrait endogène (essai endogène au très jeune âge => Thierry …) Occurrence de la percolation et incidences