Matériaux et Durabilité des Constructions Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions INSA - Université Paul Sabatier - Toulouse - France Bilan Atelier Modélisation THM A.Sellier 135, Avenue de Rangueil 31077 Toulouse Cedex 4 France - http://www-lmdc.insa-toulouse.fr

Objectifs : état de l’art en modélisation Bilan de l’atelier modélisation THM tranche 1 Objectifs : état de l’art en modélisation THM jeune âge (Civaux) HM non saturé cyclique (Poutre LCPC) THM température 20-200°C (Maqbeth) Civaux Poutres LCPC Maqbeth CEA-LECBA  CSTB EDF-CIH LMDC LMT Rapports des équipes téléchargeables sur : www.ceosfr.org

HM non saturé cyclique : les poutres LCPC Bilan de l’atelier modélisation THM tranche 1 HM non saturé cyclique : les poutres LCPC Caractéristiques des modèles utilisés Entropie Humidité Mécanique Maillage poutre CEA oui 1 phase Endommagement isotrope 2D et 3D CSTB 2 phases 2D LMT non Endommagement isotrope et fluage LMDC EDF Endommagement anisotrope et fluage 3D Pas de modèle incluant simultanément THM fortement couplé et fluage Parmi les modèles en couplage faible, un seul est à endommagement anisotrope Principe du cas test Calage sur éprouvettes (perte de masse, retrait, fluage en compression) Simulation d’une poutre non armée (variation de masse, flèche, endo…) Simulation d’une poutre armée (idem…)

Maillage axisymétrique d'une éprouvette de calage (CSTB) Bilan de l’atelier modélisation THM tranche 1 HM non saturé cyclique : les poutres LCPC Phase 1 : calage sur éprouvettes Pas de pb de calage des modèles Mais des jeux de paramètres différents car isothermes, perm intrinsèque et °Sat initiaux inconnus Maillage axisymétrique d'une éprouvette de calage (CSTB) Calage des propriétés de transfert et du coefficient de Biot sur éprouvettes cylindriques (CEA-LECBA)

Exemple de maillages utilisés (cas des maillages CEA-LECBA) Bilan de l’atelier modélisation THM tranche 1 HM non saturé cyclique : les poutres LCPC Phase 2 : Simulation des variations de masse des poutres Dispersion croissante des réponses Exemple de maillages utilisés (cas des maillages CEA-LECBA) Sous estimation de la cinétique de reprise de masse Séchage bien simulé Comparaison des simulations des variations de masse des poutres LCPC Cinétique et amplitude de reprise de masse à améliorer ( hystérésis des cycles hydriques )

HM non saturé cyclique : les poutres LCPC Bilan de l’atelier modélisation THM tranche 1 HM non saturé cyclique : les poutres LCPC Phase 2 : Simulation des flèches des poutres Modèles sans fluage Modèles avec fluage Cas de la poutre non armée La prise en compte du fluage semble préférable

Modèle endo anisotrope et fluage (EDF-CIH) Bilan de l’atelier modélisation THM tranche 1 HM non saturé cyclique : les poutres LCPC Phase 2 : Simulation des flèches des poutres Modèles sans fluage Modèles avec fluage Modèle endo anisotrope et fluage (EDF-CIH) Cas de la poutre armée Là aussi la prise en compte du fluage semble nécessaire

Relaxation des contraintes dans les modèles avec fluage Bilan de l’atelier modélisation THM tranche 1 HM non saturé cyclique : les poutres LCPC Phase 2 : Simulation des champs de contraintes dans les poutres Relaxation des contraintes dans les modèles avec fluage Les contraintes sont presque totalement relaxées à 700 jours dans les modèles avec fluage

HM non saturé cyclique : les poutres LCPC Bilan de l’atelier modélisation THM tranche 1 HM non saturé cyclique : les poutres LCPC Phase 2 : Simulation des endommagements dans les poutres Différence des facies d'endommagement suivant que le modèle intègre le fluage (LMT) ou non (CEA) La relaxation des contraintes de traction (les 400 1er jours) atténue le champ de fissuration, ce qui est conforme aux observations expérimentales

Endommagement isotrope Bilan de l’atelier modélisation THM tranche 1 THM température 20-200°C : Maqbeth Entropie Humidité Mécanique Maillage CEA oui 1 phase Endommagement isotrope 2D CSTB 2 phases Maillages utilisés par le CEA et le CSTB

THM température 20-200°C : Maqbeth Bilan de l’atelier modélisation THM tranche 1 THM température 20-200°C : Maqbeth Simulation des champs de température T est la variable de “chargement” : - Histoire de T bien reproduite…

THM température 20-200°C : Maqbeth Bilan de l’atelier modélisation THM tranche 1 THM température 20-200°C : Maqbeth Simulation des champs d’humidité relative CL et profils HR différents ?

THM température 20-200°C : Maqbeth Bilan de l’atelier modélisation THM tranche 1 THM température 20-200°C : Maqbeth Simulation des champs de pressions intra poreuse CEA Ordre de grandeur des surpressions ok pour les deux modèles Calage des perméabilités intrinsèques et relatives ok mais non détaillé dans les rapports… Quel est le ° de prédiction des modèles ? Exp

THM température 20-200°C : Maqbeth Bilan de l’atelier modélisation THM tranche 1 THM température 20-200°C : Maqbeth Simulation des champs de déformations “mécaniques” Pas de déformation en zone centrale pour le CEA (en lien avec l’endommagement ?) Déformation continue pour le CSTB Sur estimation de la déformation en CL intérieure pour les deux modèles

THM température 20-200°C : Maqbeth Bilan de l’atelier modélisation THM tranche 1 THM température 20-200°C : Maqbeth Simulation des champs de fissuration Ouverture fissure selon CSTB CSTB : critère sph/dev + traitement localisation Hillerborgh CEA : critère Mazars + traitement localisation non local Localisation en axi-symétrie ?

THM jeune âge : Civaux Bilan de l’atelier modélisation THM tranche 1 LMT LMDC Dimension du maillage béton 3D et 2D 3D Armature 1D et 2D 1D Maillage du radier Oui symétrique Oui non symétrique Maillage du sol Non Oui Hydratation Une variable à cinétique thermo-activée Une variable pour B11, deux variables pour BHP (Clinker et FS), cinétique thermo-hydro activée Retrait endogène Négligé Fluage propre Endommagement Endo isotrope Mazars Endo orthotrope Visualisation fissuration Ouverture de fissure Approche règlementaire à partir du champ de contrainte éléments finis. Discontinuité du champ de déplacement éléments finis

THM jeune âge : Civaux 3D LMT 2D def plane LMT Maillage des gaines Bilan de l’atelier modélisation THM tranche 1 THM jeune âge : Civaux 3D LMT 2D def plane LMT Maillage des gaines de précontrainte Radier Sol 3D LMDC

+/- 5 à 7°C suivant les points pour les deux modèles Bilan de l’atelier modélisation THM tranche 1 THM jeune âge : Civaux Simulation des champs de température LMT Influence maillage sol ? +/- 5 à 7°C suivant les points pour les deux modèles LMDC Incertitudes Q,l,r,C…

THM jeune âge : Civaux Fissuration Bilan de l’atelier modélisation THM tranche 1 THM jeune âge : Civaux Fissuration Sur évaluation risque d’endommagement par cisaillement en pied→sous evaluation fissuration verticale Sur évaluation risque de fissuration malgré le fluage en traction (s=0.9m) Pas de cisaillement excessif en pied, fluage en traction, sous estimation risque de fissuration (s=5m) Nécessité de mieux connaître le comportement au “très jeune âge” Definition du seuil de percolation ?! Retrait endogène exact..?

Conclusions Bilan de l’atelier modélisation THM tranche 1 THM non saturé cyclique : Mieux connaitre le matériau (isothermes avec hystérésis, perméabilité intrinsèque, saturation initiale) Intégrer les relaxations de contrainte par fluage de traction en condition THM variable (conséquences sur le champ de contraintes et l’endommagement) Améliorer la modélisation en contexte de cycles hydriques THM température 20-200°C : -Mieux connaitre le matériau (isothermes, perméabilité intrinsèque liquide et gaz) pour limiter l’analyse inverse -Importance du couplage transfert-endommagement -Valider les facies d’endommagement (en relation avec les critères et les méthodes de gestion de la localisation, y compris en axisymétrie) THM jeune âge : Mieux connaître le matériau (retrait endogène avant décoffrage des éprouvettes, chaleur d’hydratation, caractéristiques thermo-mécaniques au très jeune âge) Améliorer la modélisation très jeune âge (au voisinage du passage du seuil de percolation : notamment l’adhérence aux armatures, l’endommagement en cisaillement, les problèmes de convergence…) Tester les modèles sur un essai davantage « instrumenté » et avec des CL « plus simples » Efforts dans les aciers Chronologie d’apparition des fissures Ouverture de fissure MEFISTO, CEOS.FR Modélisation tranche 2, CEOS.FR essais structures retrait empéché