SOUTENANCE DE THESE : OLGA STAMATI

Cette thèse a été co-encadrée par Yann Malécot, Edward Andò et Emmanuel Roubin (3SR).

En raison de l'épidémie de COVID-19, Olga présentera sa soutenance en visio conférence. Vous êtes invités à y assister en suivant le lien au bas de la page le 12 mai à partir de 14h (réunion zoom).

Résumé

Ce travail de thèse s’intéresse à l’effet des hétérogénéités du béton à l’échelle mésoscopique (granulats et porosités d’air occlus) sur son comportement mécanique à l’échelle macroscopique. Pour ce faire, les processus de déformation et de fissuration d’échantillons de micro-béton soumis à différentes sollicitations (traction, compression simple ou compression confinée) sont analysés en comparant des résultats expérimentaux de mesures de champs 3D avec des simulations d’échantillons de béton numérique. Outre le matériau étudié, représentatif d’un béton, l’originalité des essais expérimentaux vient de leur caractère “in situ” et de la multi-axialité des chargements étudiés. Les essais sont en effet réalisés dans un tomographe à rayons-x, donnant ainsi accès à la structure tridimensionnelle du matériau (de façon non-destructive) tout au long de l’expérience, de l’état initial intact à la rupture. Les images tridimensionnelles issues des radiographies sont également utilisées pour identifier et quantifier la morphologie de la mésostructure dont les phases d’intérêt sont les granulats, la macro-porosité et le mortier. De plus, la série d’images obtenue permet de mesurer des champs cinématiques tridimensionnels (déplacement et déformation), à différents stades du chargement, pour chacun des essais. Ces mesures permettent d’alimenter un modèle Éléments Finis mésoscopique en lui fournissant une mésostructure réaliste et en permettant de calibrer ses paramètres. Il est choisi ici d’identifier le modèle à l’aide des essais de traction simple et d’analyser la prédiction de ce dernier pour les autres types de sollicitations réalisées. L’originalité des simualtions numériques vient de leur caractère tridimentionnel et de la prise en compte d’une “vraie” mésostructure de micro-béton basée sur une segmentation tri-phasique du matériau (macro-pores, granulats et mortier). Une comparaison des résultats expérimentaux et numériques est proposée en confrontant les réponses macroscopiques, les champs cinématiques locaux ainsi que les faciès de fissurations. L’asymétrie des résistances du béton en traction et en compression est bien retrouvée par le modèle ainsi que l’augmentation de la ductilité de la réponse avec la pression de confinement. En outre, le modèle est capable de reproduire de façon satisfaisante les modes de rupture des différents chargements et états de confinement étudiés. L’analyse de la pertinence des prédictions du modèle mésoscopique permet de confirmer l’importance primordiale qu’une représentation réaliste des hétérogénéités a sur le développement des mécanismes de rupture locaux. Nous montrons que c’est principalement la forme et la position des plus grosses hétérogénéités (granulats et macropores) qui vont influencer le processus de fissuration du béton étudié, quelle que soit la sollicitation.
Les prédictions faites avec le modèle nous encouragent à croire que la représentation explicite de la morphologie réelle est l’ingrédient clé de la bonne concordance observée, entre expérience et modélisation. A ce sujet, une étude numérique sur l’impact des formes sur le comportement est finalement conduite.