Comportement de murs en pis soumis une compression

Comportement De Murs En Pis Soumis Une Compression-Free PDF

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Comportement de murs en pis soumis une compression localis e 2. The different phases of the walls behaviour were recorded using LVDT and load sensors as. well as stereovision The behaviour observed at the local and global levels the failure mode. and the correspondent bearing capacity are reproducible on both walls At the same time. numerical simulation was carried out by the finite element method A fairly good correlation. is obtained with experimental results, MOTS CL S terre crue pis exp rimentation comportement m canique compression. localis e simulation num rique, KEYWORDS earthen construction rammed earth experimentation mechanical behaviour. localized compression numerical simulation,1 Introduction. La construction en terre crue gr ce un excellent bilan carbone une disponibilit. imm diate ne n cessitant pas de moyens lourds quant son exploitation et enfin. son caract re recyclable quasi l infini est certainement un mode constructif appel. se d velopper Bien qu il n existe pas encore d tude chiffr e compl te permettant. de comparer l nergie grise des constructions en fonction des mat riaux la terre. peut donc avantageusement remplacer les constructions en b ton de ciment dans de. nombreux cas tout particuli rement pour les habitations individuelles et de faible. hauteur ANGER ANG 11 D velopper ce mode de construction constitue donc un. enjeu environnemental majeur Parmi les nombreuses techniques constructives. d di es au mat riau terre l adobe ou le pis sont les deux m thodes les plus utilis es. aujourd hui L adobe consiste utiliser des briques de terre crue moul es et s ch es. au soleil assembl es avec ou sans liant dans les joints Le pis est un syst me. constructif mis en uvre par compactage de la terre crue dans un coffrage La. structure ainsi obtenue se compose de plusieurs lits compact s manuellement ou. m caniquement Les tudes r centes concernant les structures en pis se concentrent. sur les aspects thermique hydrique teneur en eau s chage ou m canique en se. focalisant sur la r sistance la compression la charge tant uniform ment r partie. En revanche le comportement m canique capacit portante et modes de rupture de. murs en pis soumis une compression localis e chargement concentr qui. engendre un couplage compression cisaillement est rarement abord dans la. litt rature L objectif de cette tude est de caract riser le comportement m canique. de murs en pis soumis ce type de sollicitation,2 Mat riaux. Le mat riau utilis pour notre tude est un m lange de terre pis de sable 0 4. et de gravier 4 11 La terre pis est une terre de la r gion Rh ne Alpes. couramment utilis e par notre partenaire la soci t Caracol La teneur en argile. mesur e par l essai au bleu de m thyl ne sur la fraction fine de la terre 80 m est. de 14 5g kg La formulation du mat riau correspond un m lange de 50 de terre. pis 30 de gravier 4 11 et 20 de sable 0 4 en masse de mat riau sec Ces. valeurs ont t calcul es en utilisant le mod le d empilement Andreasen afin. d obtenir une compacit optimale L eau de g chage est ajout e jusqu la. Comportement de murs en pis soumis une compression localis e 3. consistance d sir e d termin e par l exp rience des artisans qui utilise le test de la. boulette de terre la boulette form e dans le creux de la main doit se casser en 4. ou 5 morceaux suite une chute de 1 50m, Des prouvettes cylindriques 11 h22 cm ont t r alis es dans des moules.
m talliques en six couches compact es au fouloir pneumatique Pour les essais de. compression les prouvettes ont t surfac es l aide d un m lange adapt de fines. argilo calcaires et de pl tre, Les essais de compression simple sur les prouvettes cylindriques 11 h22 cm. ont donn une r sistance la compression moyenne 3 prouvettes de 2 0MPa avec. un cart type faible Le module d lasticit a une valeur de 500MPa Les essais de. traction par fendage ont donn une r sistance en traction moyenne de 0 2MPa 6. prouvettes test es cart type 0 03 MPa, Figure 1 a Essai en compression b Essai de traction par fendage. 3 Caract risation m canique des murs,3 1 Description des essais. Les murs sont r alis s avec le m lange d crit dans la partie 2 Deux murs en pis. de dimensions de 1m 1m 0 3m ont t r alis s par compactage au fouloir. pneumatiques 3 passages pour chaque couche de 20 cm non tass e La photo de. la Figure 2 pr sente les deux murs de pis comprenant 7 couches. Les murs ont t soumis une compression locale Le choix de ce type de. chargement a t motiv par le fait qu il apportait plus d informations qu un. chargement uniform ment r parti prise en compte du cisaillement il peut. repr senter la situation d une poutre prenant appui sur ce mur Un chargement quasi. statique est appliqu par un v rin hydraulique d une capacit maximale de 200. tonnes sur une surface de 30x30 cm2 centr e sur la longueur du mur Le surfa age. est assur par une couche de mortier sur lequel la charge est appliqu e Afin d viter. la p n tration de l eau dans le pis un film plastique est plac l interface. mortier mur, Comportement de murs en pis soumis une compression localis e 4. Figure 2 Les deux murs de pis compact s, Les d placements sont mesur s l aide de cinq capteurs LVDT positionn s sur.
le mur deux capteurs verticaux deux capteurs lat raux et un capteur hors plan du. mur Figure 3 un capteur de force permet de suivre le chargement Un syst me de. st r ovision est plac face au mur afin de suivre la d formation de cette surface. dans les trois directions lors du chargement Deux cam ras ALLIED Vision. Technologies de 4 MPixels sont utilis es pour l acquisition 3D Figure 3 Le. principe consiste enregistrer les d placements de mouchetis de peinture noire. projet e sur la surface du mur pr alablement blanchie la chaux. Figure 3 Banc d essai, Les essais m caniques ont t effectu s apr s 150 jours de s chage des murs. stock s temp rature ambiante dans le hall d essais Les murs ont alors une teneur. en eau stabilis e de 1 70 en masse au moment des essais. 3 2 R sultats exp rimentaux, Les deux essais sont men s dans le but de caract riser la capacit portante et les. modes de rupture dans le cas pr cis du chargement plan Les courbes charge fl che. Comportement de murs en pis soumis une compression localis e 5. obtenues pour les deux essais Figure 4 pr sentent une r ponse sous sollicitation. tr s reproductible Une premi re phase montre un comportement quasi lin aire. jusqu une intensit de force de 4200 daN mur 1 et 4500 daN mur 2 seuil qui. repr sente le d but de la fissuration Une redistribution des efforts permet. l accroissement de la charge jusqu atteindre la rupture phase 2 La valeur. moyenne de la force maximale atteinte lors des deux essais est de 11000 daN. associ e un d placement vertical de la zone centrale du mur de 4 5 mm Le. comportement postcritique phase 3 conduit la chute de la capacit portante. Deux types de fissures ont t observ s de fa on reproductible sur les deux murs. Figure 5 tout d abord les fissures verticales caract ristiques de la sollicitation en. compression Ces fissures apparaissent dans la partie centrale du mur Le deuxi me. type de fissures diagonales rayonnent sur la partie inf rieure jusqu aux coins. inf rieurs des murs traduisant l effet du cisaillement Ces fissures traversent les lits. des couches compact es il n y a aucune bifurcation des fissures le long des couches. Cette observation joue un r le important pour l hypoth se utilis e dans la. mod lisation 3 3,Force verticale daN,0 2 4 6 8 10,D placement vertical mm. Figure 4 Courbes de d placement vertical force pour deux murs. Deux types de fissures ont t observ s de fa on reproductible sur les deux murs. Figure 5 tout d abord les fissures verticales caract ristiques de la sollicitation en. compression Ces fissures apparaissent dans la partie centrale du mur Le deuxi me. type de fissures diagonales rayonnent sur la partie inf rieure jusqu aux coins. inf rieurs des murs traduisant l effet du cisaillement Ces fissures traversent les lits. des couches compact es il n y a aucune bifurcation des fissures le long des couches. Cette observation joue un r le important pour l hypoth se utilis e dans la. mod lisation 3 3, Comportement de murs en pis soumis une compression localis e 6. Figure 5 Modes de rupture des deux murs a Mur 1 b Mur 2. La synchronisation entre les images enregistr es et les mesures de d placements. et de force nous permet de visualiser la rupture des murs lors du chargement Figure. 6 La fissure est pr sent e en observant les iso valeurs de la d formation. horizontale xx sur la surface du mur Au d but de la fissuration on observe la. fissure verticale correspondant au point P1 de la courbe charge fl che La deuxi me. phase montre une chute l g re de la rigidit la fissure verticale continue de se. d velopper et de se propager dans la zone centrale points P2 et P3 de la courbe. charge fl che La troisi me phase montre une chute de la capacit portante la. propagation des fissures en diagonale vers les deux coins inf rieurs du mur confirme. la dominance de l effet au cisaillement la charge ultime de la structure point P4. Comportement de murs en pis soumis une compression localis e 7. P1 0 67mm 4401daN,2000 P2 2 71mm 9479daN,P3 3 62mm 10509daN.
P4 4 96mm 10739daN,Fl che verticale mm, Figure 6 R sultats obtenus par la m thode de corr lation d images. 3 3 R sultats num riques, La mod lisation du mur est men e par la m thode des l ments finis l aide du. logiciel CAST3M d velopp par le CEA Un mod le d endommagement isotrope de. MAZARS MAZ 86 valid pour les structures en b ton est utilis Le mod le de. comportement de MAZARS est un mod le robuste bas sur la m canique de. l endommagement qui permet de d finir la diminution de la rigidit du mat riau. sous l effet de la cr ation de microfissures dans le b ton Il s appuie sur une seule. variable interne scalaire D d crivant l endommagement identique lors d un. chargement de traction ou de compression Cependant l volution de. l endommagement est diff renti e suivant le signe de la sollicitation et mod lis e. par deux variables internes scalaires pour prendre en compte de fa on diff renci e. les endommagements en traction et en compression On consid re que le mur est. isotrope et monolithique Cette hypoth se ne prend pas en compte les interactions. particuli res entre les couches La mod lisation est dans deux dimensions de. contrainte plane Les l ments QUA4 de taille 20mm 20mm avec quatre points de. Gausse sont utilis s, A partir des caract ristiques physiques du mat riau report es dans le tableau 1 la. proc dure IDENTI dans le logiciel CAST3M permet de d terminer les param tres. correspondant au mod le de MAZARS,Tableau 1 Caract ristiques du mat riau. E t tres FRAG c cs,MPa MPa MPa MPa,500 0 2 0 19 t 8 0 00076 2 5 c E 1 01.
E Module d lasticit initial Coefficient dePoisson, t Contrainte limite en traction tres Contrainte r siduelle en traction. FRAG Indice de fragilit compris entre 0 et 1, Comportement de murs en pis soumis une compression localis e 8. c Contrainte limite en compression,cs La d formation correspondant cette limite. Correction pour le cisaillement, La courbe obtenue via la simulation num rique l aide du code CAST3M et les. courbes obtenues exp rimentalement sont d crites sur la Figure 7 La rigidit initiale. obtenue num riquement est quasi identique celle constat e sur les essais Le seuil. de force qui repr sente le d but de fissuration observ exp rimentalement n est pas. trouv dans la simulation num rique Par contre une intensit de charge de l ordre. de 11000 daN la rupture corrobore les r sultats exp rimentaux. Le faci s de fissuration obtenu par le mod le num rique est similaire celui. observ pour l essai Figure 8 Les principales fissures traduisent bien deux types. de rupture les fissures verticales centrales du mur et les fissures inclin es. caract ristiques de l effet de cisaillement,Mur 1 Exp rimentation.
2000 Mur 2 Exp rimentation,Simulation MEF Mod le de Mazars. 0 2 4 6 8 10,Fl che verticale mm, Figure 7 Courbes charge fl che comparaison essai calcul. Figure 8 Iso valeurs de d formation horizontale xx obtenue num riquement. correspondant un d placement vertical de 9 mm, Comportement de murs en pis soumis une compression localis e 9. 4 Conclusion et perspectives, Cette premi re tude a permis de caract riser proprement le comportement. m canique d un mur en pis soumis une sollicitation de compression locale. Nous avons tout d abord pu constater une tr s bonne reproductibilit entre les. deux essais r alis s aussi bien sur le mode de comportement qui comprend trois. phases distinctes que sur les valeurs obtenues une 1 re phase quasi lin aire jusqu. 40 de la charge maximale une 2 me phase correspondant une redistribution des. efforts permettant une augmentation de la charge jusqu la valeur maximale avec. une diminution de la rigidit et enfin une 3 me phase correspondant la chute de la. capacit portante On peut donc consid rer que les essais sont r alis s la bonne. chelle compte tenu de l h t rog n it du mat riau Les diff rentes couches de pis. ne perturbent pas le mode de propagation des fissures. La premi re tentative de mod lisation donne des r sultats prometteurs on. retrouve la rigidit initiale de l essai ainsi que la valeur de rupture En revanche on. ne retrouve pas le seuil de force correspondant au d but de la fissuration. L approfondissement des r sultats de la corr lation d images nous permettra sans. localis e simulation num rique KEYWORDS earthen construction rammed earth experimentation mechanical behaviour localized compression numerical simulation 1 Introduction La construction en terre crue gr ce un excellent bilan carbone une disponibilit imm diate ne n cessitant pas de moyens lourds quant son exploitation et enfin son caract re recyclable quasi l

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