Recherche avancée sur les thèses de l'INSA de Lyon

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Feron Céline. Etude des mécanismes de génération de contraintes et de fissuration par retrait gêné dans les structures à base de matériaux cimentaires. 2002 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
La fissuration est un phénomène couramment observé dans les structures en béton où le retrait ne peut s’effectuer librement. Le retrait, ou plutôt les retraits, ont été amplement étudiés en laboratoire, mais il est difficile de transposer les résultats mesurés à l’échelle du matériau au calcul des déformations d’une structure. Nos travaux s’attachent à la modélisation des déformations de retrait afin de permettre leur calcul dans une structure type poutre en fonction de ses dimensions, de ses conditions limites, de son environnement et de la formulation du matériau. Ils traitent les nombreux couplages qui relient les phénomènes chimiques, thermiques et hydriques à l’origine des déformations. Le type de conditions limites que nous avons principalement développé concerne les structures reposant sur une fondation continue, qui oppose des efforts complexes tels que le frottement et la réaction du support. Les frottements sont répartis sur la base de la structure et les contraintes qu’ils engendrent évoluent le long de l’interface. Selon les dimensions de la structure et l’amplitude du retrait, une fissuration peut se produire. Nous proposons une méthode permettant de calculer les contraintes de retrait gêné par frottement, qui aboutit à une expression de la longueur critique au delà de laquelle la poutre risque de fissurer, ainsi qu’aux ouvertures de fissures et aux pas de fissuration. Cette méthode permet la prise en compte d’un renforcement éventuel par des fibres métalliques, qui en pratique constitue une solution technique qui permettrait de réduire l’ouverture des fissures. Expérimentalement, les différentes étapes de la modélisation ont été validées par des essais sur des poutres à l’échelle 1, complétés par des données mesurées sur des sites de dallages industriels. Une extension aux structures composées de la superposition de deux couches est également développée.
Cracking of concrete structures where shrinkage is restrained is a currently observed phenomena. The different types of shrinkage have been widely studied on a laboratory scale, but it remains difficult to transpose the results to a full scale structure. This study deals with the modelling of shrinkage strains in order to evaluate them in a structure, according to dimensions, limit conditions, environment, and material composition. It includes the multiple couplings that are involved between chemical, thermal and drying shrinkage. Limit conditions that we mainly outline concern continuously grounded structures, where strains depend on ground friction and reaction. Friction is distributed along the foundation and induced stresses grow along the interface. Depending on structure length and on shrinkage magnitude, cracks might appear. We propose a method to compute the restrained shrinkage induced stresses, that leads to an expression of critical length, crack opening and crack spacing. Steel fibre reinforcement, that could be a technical issue to reduce the crack opening, is taken into account. Experimental studies have been conducted at full scale, in order to validate the different steps of the model. They are completed with measurements of crack opening and spacing made on real applications such as industrial floors. The modelling has also been extended to composite structures such as twin layers or repairs.
Mot(s) clés libre(s) : BETON, FISSURATION BETON, RETRAIT BETON, FIBRE METALLIQUE, SECHAGE BETON, DALLAGE, INTERFACE BETON
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Villemus Boris. Etude des murs de soutènement en maçonnerie de pierres sèches. 2004 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
La maçonnerie de pierres sèches (pierres disposées sans liant) fait partie des techniques séculaires que l’on trouve, sous diverses formes, dans la plupart des régions du globe. Dans les pays d’Europe méditerranéenne, bien que la pierre sèche ne soit plus que rarement utilisée, le bâti existant constitue un enjeu économique important (artisanat, tourisme, environnement, agriculture). Ce patrimoine est voué à la ruine sans réaction des institutions concernées : le contexte économique n’est pas favorable au travail de main d’oeuvre, les savoir-faire se perdent et il n’existe ni cadre réglementaire ni méthode de dimensionnement officiellement reconnus. Ce mémoire de thèse vise donc à fournir les éléments scientifiques nécessaires pour (re)prendre en compte cette technique alternative de construction. Nous avons choisi une approche pragmatique, en considérant que le mur en pierres sèches fonctionne comme un mur poids (ce qui suppose le respect des règles de l’art en matière de pierres sèches). Ceci permet de s’appuyer sur la connaissance déjà établie en matière de murs poids monolithes. Ensuite, nous déterminons les limites au-delà desquelles le mur n’a plus un comportement en petits déplacements, en considérant les ruptures internes propres à ce type de murs (par approche micro-macro). Après avoir défini les coefficients de stabilité décrivant ces ruptures internes, nous avons mené une étude essentiellement expérimentale, en laboratoire et in-situ, avec entre autres la réalisation de cinq murs d’échelle 1 chargés jusqu’à la rupture. Ces essais ont validé la méthode de calcul proposée, tout en donnant les valeurs des paramètres nécessaires pour le calcul de stabilité (poids volumique de la maçonnerie, angle de frottement interne global, rotation locale).
Dry-stone walling is an ancient and widespread form of construction found all over the world. Dry-stone walls are built without the use of mortar by stacking uncut stone rubble blocks. Though occasionally cut or sawn, stones are generally left rough except for occasional dressing using a hammer. Built by skilled masons, these walls rely on careful selection and positioning of stones for their integrity. Dry-stone walls are mostly found in hilly and arid regions where there is a plentiful supply of the basic raw material. The advantages are numerous : saving of energy, saving of water which is very important for arid regions, saving of transportation by using local materials, valorisation of skilled masons, preservation of landscapes. However, the practical and technical knowledge has been lost. In the developing countries, the ancient forms of construction are despised. In the developed countries, the economical context do not promote labour force work and there is few data in terms of research, engineering codes or specifications. With the rising of Environment concerns, there is a new demand for repairing the existing walls and even for reintroducing some in current civil work. In this context, this work aims at justifying the stability and the traditional technology for dry-stone retaining walls. First, we choose a pragmatic approach, by considering dry-stone retaining walls as gravity walls. We can therefore use the existing knowledge concerning the stability of monolithic gravity walls. Then, we check the internal stability of such walls by a simple model based on force equilibrium, taking into account a local rotation of the stones on the sliding area. We were able to fit the model with small scale experiments and full scale experiments (five dry-stone retaining walls loaded with water pressure). The last experimental results provided friction data needed. By knowing the limits of the monolithic behaviour of these walls, it’s then possible to provide engineering specifications.
Mot(s) clés libre(s) : GENIE CIVIL, GEOTECHNIQUE, MUR SOUTENEMENT, MACONNERIE PIERRE SECHE, MUR POIDS, STABILITE, CALCUL RUPTURE, DIMENSIONNEMENT, FROTTEMENT INTERFACE, EXPERIMENTATION IN SITU, GRA?DEUR NATURE
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Villemus Boris. Etude des murs de soutènement en maçonnerie de pierres sèches. 2004 / Thèses / accès numérique libre
Résumé
Résumé
La maçonnerie de pierres sèches (pierres disposées sans liant) fait partie des techniques séculaires que l'on trouve, sous diverses formes, dans la plupart des régions du globe. Dans les pays d'Europe méditerranéenne, bien que la pierre sèche ne soit plus que rarement utilisée, le bâti existant constitue un enjeu économique important (artisanat, tourisme, environnement, agriculture). Ce patrimoine est voué à la ruine sans réaction des institutions concernées : le contexte économique n'est pas favorable au travail de main d'oeuvre, les savoir-faire se perdent et il n'existe ni cadre réglementaire ni méthode de dimensionnement officiellement reconnus. Ce mémoire de thèse vise donc à fournir les éléments scientifiques nécessaires pour (re)prendre en compte cette technique alternative de construction. Nous avons choisi une approche pragmatique, en considérant que le mur en pierres sèches fonctionne comme un mur poids (ce qui suppose le respect des règles de l'art en matière de pierres sèches). Ceci permet de s'appuyer sur la connaissance déjà établie en matière de murs poids monolithes. Ensuite, nous déterminons les limites au-delà desquelles le mur n'a plus un comportement en petits déplacements, en considérant les ruptures internes propres à ce type de murs (par approche micro-macro). Après avoir défini les coefficients de stabilité décrivant ces ruptures internes, nous avons mené une étude essentiellement expérimentale, en laboratoire et in-situ, avec entre autres la réalisation de cinq murs d'échelle 1 chargés jusqu'à la rupture. Ces essais ont validé la méthode de calcul proposée, tout en donnant les valeurs des paramètres nécessaires pour le calcul de stabilité (poids volumique de la maçonnerie, angle de frottement interne global, rotation locale).
Dry-stone walling is an ancient and widespread form of construction found all over the world. Dry-stone walls are built without the use of mortar by stacking uncut stone rubble blocks. Though occasionally cut or sawn, stones are generally left rough except for occasional dressing using a hammer. Built by skilled masons, these walls rely on careful selection and positioning of stones for their integrity. Dry-stone walls are mostly found in hilly and arid regions where there is a plentiful supply of the basic raw material. The advantages are numerous : saving of energy, saving of water which is very important for arid regions, saving of transportation by using local materials, valorisation of skilled masons, preservation of landscapes. However, the practical and technical knowledge has been lost. In the developing countries, the ancient forms of construction are despised. In the developed countries, the economical context do not promote labour force work and there is few data in terms of research, engineering codes or specifications. With the rising of Environment concerns, there is a new demand for repairing the existing walls and even for reintroducing some in current civil work. In this context, this work aims at justifying the stability and the traditional technology for dry-stone retaining walls. First, we choose a pragmatic approach, by considering dry-stone retaining walls as gravity walls. We can therefore use the existing knowledge concerning the stability of monolithic gravity walls. Then, we check the internal stability of such walls by a simple model based on force equilibrium, taking into account a local rotation of the stones on the sliding area. We were able to fit the model with small scale experiments and full scale experiments (five dry-stone retaining walls loaded with water pressure). The last experimental results provided friction data needed. By knowing the limits of the monolithic behaviour of these walls, it’s then possible to provide engineering specifications.
Mot(s) clés libre(s) : GENIE CIVIL, GEOTECHNIQUE, MUR SOUTENEMENT, MACONNERIE PIERRE SECHE, MURS POIDS, STABILITE, CALCUL RUPTURE, DIMENSIONNEMENT, EXPERIMENTATION IN SITU, GRANDEUR NATURE
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Lemaire Maurice INSA(Lyon). Etude des structures dans le domaine du genie civil : construction d'un code de calcul par elements finis. Elaboration d'un modele de la fissuration et de la planification de pieces en beton. 1975 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
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Barral Camille. Etude des transferts d'eau et de gaz dans les géomatériaux argileux utilisés dans les couvertures des Installations de Stockage de Déchets Non Dangereux (ISDND). 2008 / Thèses / accès numérique libre
Résumé
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La barrière d'étanchéité en couverture du massif de déchets, dans une Installation de Stockage de Déchets Non Dangereux (ISDND), joue un rôle fondamental sur les risques de pollution de l'environnement à moyen et long terme. Elle doit remplir de multiples fonctions: drainage du biogaz et de l'eau de pluie, étanchéité, confinement des déchets durant toute la durée de vie du site et ceci malgré les sollicitations auxquelles elle est soumise : mécaniques, climatiques, chimiques et hydrauliques. La présente thèse étudie les transferts d'eau et de gaz dans les couvertures des ISDND, avec un suivi sur site et des essais en laboratoire. Concernant les flux hydriques le travail s'est déroulé à trois échelles différentes. Sur site ou des expérimentations à grande échelle ont été installées afin de suivre l'infiltration de l'eau de pluie dans différentes barrières munies de GéoSynthétiques Bentonitiques (GSB). En laboratoire où des essais ont été menés sur les géomatériaux pour évaluer la compatibilité entre le GSB et les sols de couverture. A une échelle intermédiaire où les couvertures étudiées sur le site ont été reconstituées dans des pilotes pour palier le manque de données difficiles à atteindre lors d'expérimentations à grandes échelles. Concernant les flux de gaz et en l'absence d'essais existants adaptés à l'étude des barrières, le travail a consisté à mettre au point une méthode d'essai afin de déterminer la perméabilité au gaz des géomatériaux en régime variable basée sur le suivi de la chute de pression. L'applicabilité de cette méthode a été vérifiée expérimentalement pour différents dispositifs expérimentaux permettant un couplage avec la déformation des matériaux.
In a municipal solid waste landfill, the cover must ensure the containment of waste, control water infiltrations, limit biogas leakage to the atmosphere and maintain its characteristics during all the lifespan of the site despite all the stresses to which it is subjected: mechanical, climatic, chemical and hydraulic. The subject of the Ph.D. thesis is the study of the water and gas transfer through the clayey geomaterials used in landfill cap cover. The water transfer is studied at three scales. On site the hydraulic behaviour of several covers involving Geosynthetic Clay Liners (GCLs) is followed with the quantification of the volume of water reaching the solid mass of waste using lysimeters. In laboratory, tests with the oedopermeameter allowed to characterize the initial state of the GCLs and to evaluate possible decrease in performances due to ageing or alteration. Finally, the cap cover of the landfill cell has been reconstructed in six pilot cells. This experimental device allows to compensate the lack of some data which are difficult to achieve during large-scale experimentations. Concerning the gas transfer, a new laboratory method to measure the gas permeability of porous materials with an imposed deformation has been developed using the method of the falling pressure test. This method is applied to laboratory tests to compare different cover liners (Compacted Clay Liners and GCLs).
Mot(s) clés libre(s) : Génie civil, Géomatériau argileux, Géosynthétique bentonitique, Argile compactée, Installation de stockage de déchets, Transfert d'eau, Transfert d'air, Conductivité hydraulique, Infiltration pluie, Perméabilité au gaz, Dessication, Echange cationique, Déformation en flexion
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Barral Camille. Etude des transferts d'eau et de gaz dans les géomatériaux argileux utilisés dans les couvertures des Installations de Stockage de Déchets Non Dangereux (ISDND). 2008 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
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La barrière d'étanchéité en couverture du massif de déchets, dans une Installation de Stockage de Déchets Non Dangereux (ISDND), joue un rôle fondamental sur les risques de pollution de l'environnement à moyen et long terme. Elle doit remplir de multiples fonctions: drainage du biogaz et de l'eau de pluie, étanchéité, confinement des déchets durant toute la durée de vie du site et ceci malgré les sollicitations auxquelles elle est soumise : mécaniques, climatiques, chimiques et hydrauliques. La présente thèse étudie les transferts d'eau et de gaz dans les couvertures des ISDND, avec un suivi sur site et des essais en laboratoire. Concernant les flux hydriques le travail s'est déroulé à trois échelles différentes. Sur site ou des expérimentations à grande échelle ont été installées afin de suivre l'infiltration de l'eau de pluie dans différentes barrières munies de GéoSynthétiques Bentonitiques (GSB). En laboratoire où des essais ont été menés sur les géomatériaux pour évaluer la compatibilité entre le GSB et les sols de couverture. A une échelle intermédiaire où les couvertures étudiées sur le site ont été reconstituées dans des pilotes pour palier le manque de données difficiles à atteindre lors d'expérimentations à grandes échelles. Concernant les flux de gaz et en l'absence d'essais existants adaptés à l'étude des barrières, le travail a consisté à mettre au point une méthode d'essai afin de déterminer la perméabilité au gaz des géomatériaux en régime variable basée sur le suivi de la chute de pression. L'applicabilité de cette méthode a été vérifiée expérimentalement pour différents dispositifs expérimentaux permettant un couplage avec la déformation des matériaux.
In a municipal solid waste landfill, the cover must ensure the containment of waste, control water infiltrations, limit biogas leakage to the atmosphere and maintain its characteristics during all the lifespan of the site despite all the stresses to which it is subjected: mechanical, climatic, chemical and hydraulic. The subject of the Ph.D. thesis is the study of the water and gas transfer through the clayey geomaterials used in landfill cap cover. The water transfer is studied at three scales. On site the hydraulic behaviour of several covers involving Geosynthetic Clay Liners (GCLs) is followed with the quantification of the volume of water reaching the solid mass of waste using lysimeters. In laboratory, tests with the oedopermeameter allowed to characterize the initial state of the GCLs and to evaluate possible decrease in performances due to ageing or alteration. Finally, the cap cover of the landfill cell has been reconstructed in six pilot cells. This experimental device allows to compensate the lack of some data which are difficult to achieve during large-scale experimentations. Concerning the gas transfer, a new laboratory method to measure the gas permeability of porous materials with an imposed deformation has been developed using the method of the falling pressure test. This method is applied to laboratory tests to compare different cover liners (Compacted Clay Liners and GCLs).
Mot(s) clés libre(s) : Génie civil, Géomatériau argileux, Géosynthétique bentonitique, Argile compactée, Installation de stockage de déchets, Transfert d'eau, Transfert d'air, Conductivité hydraulique, Infiltration pluie, Perméabilité au gaz, Dessication, Echange cationique, Déformation en flexion
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Mollon Guilhem. Etude déterministe et probabiliste du comportement des tunnels. 2010 / Thèses / accès numérique libre
Résumé
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Les travaux présentés dans ce mémoire s attachent à étudier le comportement des tunnels creusés à faible profondeur à l aide d un tunnelier à front pressurisé, en se penchant plus particulièrement sur deux aspects fondamentaux lors de l excavation : la stabilité du front de taille à l effondrement et au refoulement, et l apparition de mouvements de sol en surface. L étude est menée sous un angle déterministe puis probabiliste. Dans un premier temps, un certain nombre de modèles analytique de détermination des pressions limites d effondrement et de refoulement sont développés à partir d observations effectuées sur des modèles numériques. Deux de ces modèles analytiques présentent, respectivement pour des sols frottant et non frottant, des résultats très satisfaisants à la fois en termes de pressions limites et de faciès de rupture. Par ailleurs, des modèles numériques de différents degrés de complexité sont programmés afin d évaluer les mouvements de sol induits par l excavation et leur propagation jusqu à la surface. Les modèles déterministes ainsi définis sont ensuite utilisés dans un cadre probabiliste. La méthode de la surface de réponse stochastique par collocation est présentée, validée, et perfectionnée afin de rendre possible pour un faible coût calculatoire des études paramétriques sur les propriétés probabilistes des variables d entrée des modèles. La propagation de l incertitude au travers des modèles déterministes de stabilité et de mouvements de sol est évaluée, et des méthodes de dimensionnement fiabiliste sont proposées. Dans une dernière partie, la variabilité spatiale du sol est prise en compte par l intermédiaire de la théorie des champs aléatoires, et appliquée à un modèle analytique 2D d effondrement d un front de taille. Ce modèle, développé dans le but de prendre en compte cette variabilité spatiale pour des temps de calcul inférieurs à ceux des modèles numériques, est validé numériquement et soumis à des tirages aléatoires en grand nombre. L effet de la variabilité est évalué, et des phénomènes nouveaux liés à cette variabilité sont mis en lumière.
The work presented in this manuscript aims at studying the behaviour of shallow tunnels excavated with pressurized shields, by investigating two fundamental points : the stability of the tunnel face with respect to collapse and blow-out, and the occurrence of soil movements at the ground surface. The study first deals with deterministic aspects, and then focuses on a probabilistic approach. In a first time, several analytical models for the determination of the collapse and blow-out limit pressures are developed from observations of numerical results. Two of these models, respectively for frictional and purely cohesive soils, appear to provide very satisfying results, both for the computation of the limit pressures and for the assessment of the failure shape. Moreover, two numerical models of increasing complexity are programmed in order to evaluate the soil movements induced by the excavation, and their propagation to the ground surface. These deterministic models are then used in a probabilistic framework. The Collocation-based Stochastic Response Surface Methodology is presented, validated, and generalized in order to make possible at a limited computational cost a complete parametric study on the probabilistic properties of the input variables. The uncertainty propagation through the models of stability and ground movements is evaluated, and some methods of reliability-based design are proposed. In a last part of the manuscript, the spatial variability of the soil is taken into account using the random fields theory, and applied to a 2D analytical model of tunnel face collapse. This model, developed in order to take into account this variability for much smaller computation times than numerical models, is validated numerically and submitted to extensive random samplings. The effect of the spatial variability is evaluated, a emerging phenomena related to this variability are pointed out.
Mot(s) clés libre(s) : Tunnel, Faible profondeur, Tunnelier à front pressurisé, Front de taille, Effondrement, Refoulement, Impact sur le sol en surface, Stabilité, Tassement, Analyse limite, Méthode probabiliste
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Mollon Guilhem. Etude déterministe et probabiliste du comportement des tunnels. 2010 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
Les travaux présentés dans ce mémoire s attachent à étudier le comportement des tunnels creusés à faible profondeur à l aide d un tunnelier à front pressurisé, en se penchant plus particulièrement sur deux aspects fondamentaux lors de l excavation : la stabilité du front de taille à l effondrement et au refoulement, et l apparition de mouvements de sol en surface. L étude est menée sous un angle déterministe puis probabiliste. Dans un premier temps, un certain nombre de modèles analytique de détermination des pressions limites d effondrement et de refoulement sont développés à partir d observations effectuées sur des modèles numériques. Deux de ces modèles analytiques présentent, respectivement pour des sols frottant et non frottant, des résultats très satisfaisants à la fois en termes de pressions limites et de faciès de rupture. Par ailleurs, des modèles numériques de différents degrés de complexité sont programmés afin d évaluer les mouvements de sol induits par l excavation et leur propagation jusqu à la surface. Les modèles déterministes ainsi définis sont ensuite utilisés dans un cadre probabiliste. La méthode de la surface de réponse stochastique par collocation est présentée, validée, et perfectionnée afin de rendre possible pour un faible coût calculatoire des études paramétriques sur les propriétés probabilistes des variables d entrée des modèles. La propagation de l incertitude au travers des modèles déterministes de stabilité et de mouvements de sol est évaluée, et des méthodes de dimensionnement fiabiliste sont proposées. Dans une dernière partie, la variabilité spatiale du sol est prise en compte par l intermédiaire de la théorie des champs aléatoires, et appliquée à un modèle analytique 2D d effondrement d un front de taille. Ce modèle, développé dans le but de prendre en compte cette variabilité spatiale pour des temps de calcul inférieurs à ceux des modèles numériques, est validé numériquement et soumis à des tirages aléatoires en grand nombre. L effet de la variabilité est évalué, et des phénomènes nouveaux liés à cette variabilité sont mis en lumière.
The work presented in this manuscript aims at studying the behaviour of shallow tunnels excavated with pressurized shields, by investigating two fundamental points : the stability of the tunnel face with respect to collapse and blow-out, and the occurrence of soil movements at the ground surface. The study first deals with deterministic aspects, and then focuses on a probabilistic approach. In a first time, several analytical models for the determination of the collapse and blow-out limit pressures are developed from observations of numerical results. Two of these models, respectively for frictional and purely cohesive soils, appear to provide very satisfying results, both for the computation of the limit pressures and for the assessment of the failure shape. Moreover, two numerical models of increasing complexity are programmed in order to evaluate the soil movements induced by the excavation, and their propagation to the ground surface. These deterministic models are then used in a probabilistic framework. The Collocation-based Stochastic Response Surface Methodology is presented, validated, and generalized in order to make possible at a limited computational cost a complete parametric study on the probabilistic properties of the input variables. The uncertainty propagation through the models of stability and ground movements is evaluated, and some methods of reliability-based design are proposed. In a last part of the manuscript, the spatial variability of the soil is taken into account using the random fields theory, and applied to a 2D analytical model of tunnel face collapse. This model, developed in order to take into account this variability for much smaller computation times than numerical models, is validated numerically and submitted to extensive random samplings. The effect of the spatial variability is evaluated, a emerging phenomena related to this variability are pointed out.
Mot(s) clés libre(s) : Tunnel, Faible profondeur, Tunnelier à front pressurisé, Front de taille, Effondrement, Refoulement, Impact sur le sol en surface, Stabilité, Tassement, Analyse limite, Méthode probabiliste
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Didier Jérôme. Etude du comportement au flambage des coques cylindriques multicouches métal/matériau mousse sous chargements combinés pression interne/cisaillement/flexion. 2014 / Thèses / accès numérique libre
Résumé
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De nombreuses structures spatiales telles que les lanceurs sont équipées d une mousse de protection thermique. Cette couche de matériau extrêmement léger présente d'excellentes propriétés d'isolation thermique mais des caractéristiques mécaniques très faibles. Il est ici proposé d'analyser le comportement au flambage de ce type de construction où une fine et légère structure, coque cylindrique en aluminium avec un ratio R/t de 665, est recouverte par une épaisse couche de mousse de faible densité. Afin d'évaluer l'effet du comportement au flambage de ce type de coque multicouche, des essais expérimentaux et numériques sont réalisés sur des cylindres faiblement pressurisés soumis à du cisaillement et de la flexion. Ce cas de charge représente la configuration cas sol, d'un lanceur sur le pas de tir, dans l'attente du lancement, et soumis à des charges mécaniques extrêmes générées par le vent.
Many space structures such as launchers are equipped with a thermal foam protection barrier. This layer, of extremely light material generally exhibits excellent properties of heat insulation but very weak mechanical characteristics. This study is devoted to the analysis of the buckling behavior of this hybrid wall construction where the skin of a very thin light-weight structure, an aluminum cylindrical shell with an R/t ratio of about 665, is coated with a thick layer of foam with a low material density. To gauge the effect on the buckling behavior of this kind of multilayered shells, experimental and numerical tests are conducted on slightly pressurized cylindrical shells submitted to shear load. This load configuration represents the case of a rocket on the launching pad, waiting to be launched, and submitted to mechanical loads induced by the wind.
Mot(s) clés libre(s) : Mécanique appliquée, Coque cylindrique, Coque multicouche, Flambage, Pression interne, Cisaillement, Flexion, Applied mechanics, Cylindrical shell, Multilayered shell, Buckling, Internal pressure, Shear, Bending
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Claquin Cécile. Etude du comportement de l'interface milieu granulaire et inclusion par une approche multi-échelle. 2003 / Thèses / accès numérique libre
Résumé
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L'interaction sol-structure a fait l'objet de nombreuses études aussi bien expérimentales, numériques que théoriques, mais en considérant généralement le problème à son échelle globale. Cette zone d'interface, lieu de cisaillement entre le sol et la structure, ne fait intervenir qu'une faible épaisseur de sol, mais est d'une grande importance pour la stabilité des ouvrages. D'autre part, la nature discrète du milieu granulaire qu'est le sol, est un facteur essentiel pour la compréhension du comportement d'interface. L'étude du comportement d'interface à l'échelle des grains est désormais envisageable du fait de l'essor des moyens informatiques qui a favorisé le développement de codes de calculs discrets de plus en plus performants. Dans ce mémoire sont étudiées les effets sur le comportement en cisaillement et d'interface des paramètres spécifiques au milieu granulaire et à l'inclusion. L'effet de la granularité (plus ou moins étalée) du matériau sur sa structure et son comportement est ainsi analysé. L'influence de la géométrie des particules est étudiée en considérant des grains elliptiques plus ou moins allongés. Enfin, l'influence de la loi de contact (élastique linéaire ou non linaire frottant) est considérée, sachant qu'une loi élastique non-linéaire est plus réaliste physiquement, surtout pour des contacts entre particules de dimensions différentes. Pour ce qui concerne l'influence sur le comportement d'interface de l'inclusion, cette dernière est ici caractérisée par une double rugosité : de surface (caractérisée par le coefficient de frottement) et géométrique (modélisée par des motifs triangulaires). L'ensemble de ces points est analysé dans un premier temps par des simulations numériques d'essais biaxiaux ou de cisaillement annulaire à l'aide du code de calcul discret PFC2D basé sur la Méthode des Éléments Distincts. Les techniques de passage micro-macro, ou approches par homogénéisation, se proposent de décrire la loi de comportement global de milieu granulaire par des considérations à l'échelle des particules. Ainsi les observations concernant les structures granulaires étudiées par le code de calcul discret, servent-elles de bases aux développements d'approches d'homogénéisation qui tiennent compte de la forme des particules, de la non-linéarité de la loi de contact, de la granularité du milieux, et de l'influence de la géométrie de l'inclusion. Les résultats de ces approches théoriques, en terme de caractéristiques globales sont confrontés pour validation aux résultats issus de simulations numériques discrètes d'essais de cisaillement annulaire et biaxiaux.
The shear and interface behaviour of granular materials is analysed by means of biaxial and ring shear tests simulated with discrete code (PFC2D). The aim is to analyse the influence of the following parameters: a) shape of particles, distribution of the particle diameters, linear or non-linear elastical contact law, friction coefficient of particles; b) surface and geometrical roughness of the inclusion: modelled influence of the following parameters: a) shape of particles, distribution of the particle diameters, linear or non-linear elastical contact law, friction coefficient of particles; b) surface and geometrical roughness of the inclusion: modelled influence of the following parameters: a) shape of particles, distribution of the particle diameters, linear or non-linear elastical contact law, friction coefficient of particles; b) surface and geometrical roughness of the inclusion: modelled by triangular patterns. The observations of these numeric studies are introduced into homogenisation approaches developed to describe global behaviour by local considerations taking into account the shape, the distribution of particle's diameter and geometry of the inclusion. The results of these theoretical approaches in terms of Young's modulus, Poisson ration and shear modulus, are confronted with results of discrete simulations.
Mot(s) clés libre(s) : GENIE CIVIL, INTERFACE SOL STRUCTURE, MILIEU GRANULAIRE, CISAILLEMENT, COMPORTEMENT INTERFACE, RUGOSITE GEOMETRIQUE, HOMOGENEISATION, GRANULOMETRIE ETALEE, METHODE ELEMENT DISTINCT, DEM, PARTICULE ELLIPTIQUE, APPROCHE MULTI ECHELLE, INCLUSION
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