Apport de la modélisation mésoscopique dans la prédiction de la fissuration des structures en béton: Aspects énergétiques et effets d'échelle

Abstract

Le béton reste le matériau de construction le plus utilisé dans le monde. La dégradation de ce matériau quasi-fragile est accompagnée de l'apparition des microfissures qui interagissent entre elles dans une zone souvent non négligeable par rapport à la taille de la structure. Cette zone connue sous l’acronyme anglais Fracture Process Zone est la cause principale des effets d'échelles observés expérimentalement. Cette thèse est une contribution numérique à la compréhension approfondie du processus de fissuration accompagnant la rupture du béton. Une approche de modélisation à l'échelle mésoscopique combinée à un modèle d'endommagement régularisé est utilisée pour étudier l'effet d'échelle sur le comportement global et local du béton. Une attention particulière est accordée à l’évolution de la FPZ. La technique de régularisation énergétique est employée pour pallier au problème de dépendance au maillage du à la localisation des déformations. Les limites d'application et les sources d'erreurs liées à l'utilisation de cette méthode dans le cas d'un calcul de structure générant des états de contraintes bidimensionnels et tridimensionnels sont discutées. Des recommandations d'utilisation de cette technique sont fournies. L’évolution de la FPZ lors du processus de rupture est investie en s’inspirant des approches de la mécanique de la rupture avec enrichissement. Les résultats trouvés permettent de comprendre mieux le rôle de la FPZ dans le phénomène d’effet d’échelle.