Etude de l’effet d’échelle dans les structures en béton

Abstract

Le béton est considéré comme le matériau de construction le plus employé dans le monde. Toutefois, en raison de sa nature quasi-fragile, sa rupture s’accompagne de la formation de fissures à l’échelle de la microstructure qui interagissent entre elles dans une zone de taille assez grande comparée à la taille de la structure. Cette zone, appelée Fracture Process Zone (FPZ), joue un rôle fondamental dans l’apparition des effets d’échelle observés lors d’essais expérimentaux. L’effet d’échelle se manifeste par une dépendance des caractéristiques de rupture (résistance maximal …) des structures à leurs dimensions. Ce travail de mémoire apporte une contribution numérique à l’étude du comportement du béton à la rupture, à travers une modélisation à l’échelle mésoscopique combinée à un modèle d’endommagement régularisé. L’objectif est d’analyser l’influence de l’échelle sur la réponse mécanique globale et locale du matériau, avec une attention particulière portée à l’évolution de la FPZ. L’analyse numérique met en évidence le rôle central de la FPZ dans le phénomène d’effet d’échelle, en s’appuyant sur les concepts issus de la mécanique de la rupture enrichie. Le travail essaye de montrer l’influence des effets de bords (de confinement) sur l’étude de l’effet d’échelle en comparant les essais de flexion aux essais de traction directes. Les résultats obtenus permettent une meilleure compréhension des mécanismes de fissuration intervenant dans la rupture du béton.