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Changement de dimension Fluage

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Changement de dimension
Le béton peut être soumis au changement du dimension
– les causes principales pour ces changement sont:
CHARGE MÉCANIQUE
FLUAGE
VARIATION D’HUMIDITÉ
SECHAGE
VARIATION DE TEMPERATURE
Ces changements dimensionelles sont aux origine du
fissuration
Souvent ces effets interagir
Fluage
Comportement sous charge constante
1
σ εel εfluage
t0
t1
ε
εél = σ/E1
εfluage
εél.differée= fluage
réversible
ε
εfluage irrév.
εél
εfluage irréversible
εel = σ/E0
t0
t1
charge
décharge
εél.differée≈0,4 εél
t
Pourquoi tenir compte du fluage ?
• Le fluage peut provoquer des déformations
considérables des ouvrages (2 à 3 fois la
déformation instantanée en 3 ans).
• Il est la cause principale des pertes de
précontrainte dans les éléments structuraux
(relaxation).
• A l’origine de l’atténuation des contraintes
maximales (relaxation) d’où l’économie de
matière.
Fluage:
Déformation à contrainte constante
Relaxation:
Diminution de contrainte à déformation constante (restraint)
Fluage de base (basic creep):
Sans échange d’eau avec environnement (sans séchage)
2
Mécanisme:
L’origine du fluage est dans la pâte de ciment.
Le mécanisme exact n’est pas connu, mais quelques
personnes émettent l’hypothèse selon laquelle l’eau
dans les pores du C-S-H, sous stress, se diffuse vers
les pores capillaires
– réduction de volume du C-S-H
L’importance de l’âge à la mise en charge
J(t,t') =
ε (t,t')
σ t0'
σ0
: fonction fluage = déformation par unité
de charge
: l’âge à la mise en charge
: charge constante
Fluage à long terme
3
Observations importantes :
• La partie instantanée dépend de l’âge à
la mise en charge: vieillissement;
• Le fluage de base n’est pas
asymptotique, il est illimité;
• La vitesse de fluage diminue avec le
temps;
• Dans la pratique on prend un
asymptote fictif, ex après 3ans
Fluage spécifique
Pour la gamme de stress
normal d’utilisation - <~0,4Rc
La relation entre la
déformation en fluage (εfl) et
la contrainte relative (σ /fc’)
est presque linéaire
Pour comparer les
comportements des bétons:
Fluage spécifique
(specific creep) - c
c=
ε fl
σ
Valeur typique 150 x 10-6 / MPa
Coefficient de fluage
Fluage spécifique
εél + ε fl =
σ
E
+ c.σ =
σ
E
(1 + E.c) =
σ
E
(1 + ϕ ) = ε él (1 + ϕ )
Coefficient de fluage
ϕ=
ε fl
ε él
4
Valeurs typiques:
« ϕ∞ » coefficient de fluage final
Age lors de
l’application de
la charge
à l’air humide
à l’air sec
7 jours
2,8
3,5
14 jours
2,4
3,0
28 jours
2,0
2,5
90 jours
1,5
2,0
ϕ28j = 0,4 ϕ∞
ϕ90j = 0,6 ϕ∞
ϕ365j = 0,8 ϕ∞
Effet des paramètres
eau/ciment
Effet des paramètres
5
Modelisation
Modèles pratiques (empiriques)
α
•Acker,
ε∞
• ACI :
J(t,t') =
(t + t')
1
+ ε ∞ (t')
E(t')
(t + t')α + b
: déformation ultime du fluage
J(t,t') =
0.6

Cu 
(t − t')
1 +

E(t')  10 + (t − t')0.6 
Cu : dépend de l’humidité, épaisseur, qté ciment, vides,..
0.4 β d (t − t') φ f β f (t) − β f (t')
• CEB : J(t,t') = Fi (t') +
+
E 28
[
]
E 28
E 28:module à 28 j; Fi (t'): exprime la déformation instantanée
φd :dépend de H
t’ : temps à quelle le charge est appliqué
Modélisation du fluage
Comportements élémentaires
Visqueux : Amortisseur
Élastique : Ressort
σ
ε
σ = Eε
σ
A charge constante :
ε 1
J= =
σ E
η:viscosité
σ
E : module
η
ε
σ = ηε& = η
dε
dt
σσ
ε t 1  t
= =
σ η E τ
avec τ = η E
J=
6
Modélisation du fluage
Modèle rhéologique de base
E
Maxwell
(fluage linéaire)
η
Kelvin
J(t,t')
J(t,t')
t − t'
J(t,t') =
η
E
t − t'
1  t − t' 
1+
τ 
E(t') 
1
[1+ e −(t −t ' ) τ ]
E(t')
J(t,t') =
τ = E η ; temps de retardation
Fluage de base
Kelvin généralisé
J(t,t') =
n
1
1
+∑
[1+ e −(t − t' ) τ i ]
E 0 (t') i =1 E i (t')
Inconvénient: beaucoup de
paramètres
Avantage:
calcul
numérique des
structures
Fluage de base
Modèles paraboliques (Power law Models, Bazant)
•Modèles à 4 paramètres, valables jusqu’à 30 ans
J(t,t') =
[
]
[ [
]]
1
n
−m
1+ β t' (t − t')
E0
• 30 ans et plus :
J(t,t') =
Avantage:
Inconvénient:
1
n
−m
1+ ln βt' (t − t')
E0
peu de paramètres
calcul numérique des structures, stockage de
toute l’histoire de chargement
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