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Titre
du projet |
Effet
de cumul de l'endommagement de structures en béton
armé soumises à des chutes répétitives
de blocs rocheux
[
rapport pdf
] |
| Type
d'aléa |
Mouvements
de terrain - éboulements - chutes de blocs |
| Mots-clés |
Dalle
pare-blocs - Variables d’endommagement - Expérimentations
- Modélisation - Méthode de dimensionnement -
Eléments finis - Eléments discrets - Galeries
pare-blocs Structurellement Dissipante (PSD) |
| Champs
disciplinaires |
Génie
civil, ingénierie |
1) Organismes et auteurs
| Organisme
pilote |
Laboratoire
3S |
| Organisme(s)
associé(s) |
CETE-LRPC
LYON, Cemagref Grenoble, LOCIE (Univ. Chambéry), RNVO
(Structure Fédérative de Recherche) |
| Coordonnateur |
Laurent
DAUDEVILLE |
| Participants |
Philippe
BERTHET-RAMBAUD, JACKY MAZARS, Pascal PERROTIN, Michel MOMMESSIN,
Jean-Pierre MOUGIN |
2) Contexte du projet
|
Contexte
de l'étude |
La
structure fédérative RNVO (Risques
Naturels et Vulnérabilité des Ouvrages) a
permis à plusieurs équipes travaillant dans le
champ des ouvrages de protection vis-à-vis des risques
naturels de travailler en commun sur un nouveau concept de dalle
pare-blocs structurellement dissipante. Il s’agit d’une
part du LOCIE (Laboratoire Optimisation de la Conception et
Ingénierie de l’Environnement) dont la collaboration
avec le bureau d’études Tonello IC a permis la
réalisation de plusieurs campagnes expérimentales
de chutes de blocs sur dalle en béton armé ainsi
que la proposition d’une méthode simplifiée
de dimensionnement de telles dalles.
D’autre part le laboratoire 3S (Sols Solides Structures)
entreprend depuis deux ans des recherches sur la modélisation
aux Eléments Finis et aux Eléments Discrets d’ouvrages
en béton soumis à des sollicitations extrêmes
(séismes, impacts, fortes pressions) avec la prise en
compte du comportement non linéaire des matériaux
dans un contexte dynamique.
Cette étude financée par le Conseil Général
de l’Isère est une valorisation des résultats
obtenus et des moyens développés dans le cadre
des activités précédemment citées.
En effet, le travail de thèse de Philippe Berthet-Rambaud
a permis de montrer que l’on disposait d’un outil
de modélisation avancée permettant de prédire
la réponse, et notamment les endommagements, d’ouvrages
en béton armé de type dalle ou mur soumis à
des sollicitations dynamiques sévères.
Pour le cas spécifique des chutes de blocs rocheux, les
études précédentes n’ont concerné
que la chute d’un bloc unique or il a été
constaté que les ouvrages de protection sont régulièrement
soumis à des impacts de niveaux d’énergie
plus bas que ceux pour lesquels ils sont censés résister.
Le projet vise donc à évaluer l’effet de
cumul de l’endommagement de dalles en béton armé
soumises à des répétitions d’impacts
de blocs rocheux. |
| Programme
plus vaste |
RNVO
(site web) ; Programme
PIR : Prévention des Instabilités Rocheuses |
| Initiation
du projet |
Projet
initié par le PGRN
Participation du PGRN |
| Montant
du financement
(k€) |
8
k€ |
Part
du CG38 - PGRN |
20
% |
| (Co)-Financements |
|
|
Appréciation
du rôle du financement CG38 - PGRN |
C’est
une contribution appréciable qui a permis l’acquisition
du logiciel. |
3)
Objectifs, méthodes et résultats
| Objectifs |
Evaluer
l’effet de cumul de l’endommage-ment de dalles en
béton armé soumises à des répétitions
d’impacts de blocs rocheux (chocs « modérés
»). |
| Méthodologie |
-
Etude expérimentale de l’impact de blocs sur la
dalle de béton armé (3 essais d’impact).
- Analyse d’une série de 5 impacts à un
niveau d’énergie moindre que ceux étudiés
par Perrotin et al. (2002) mais à un niveau néanmoins
suffisant pour mettre en œuvre des phénomènes
de dissipation au sein des matériaux (endommagement,
plasticité…).
- Analyse de l’endommagement à partir de différents
critères (variable locale, flèches maximales atteinte
en intrados) et évolution de ces variables au cours de
chocs successifs.
- Modélisation numérique des expérimentations. |
| Résultats |
-
Validation,
par comparaison avec les résultats expérimentaux,
du modèle de simulation des expériences décrivant
des phénomènes non linéaires affectant
la dalle (endommagement, plasticité) lors des impacts
répétés de blocs rocheux. Le modèle
permet une prédiction fiable de la réponse de
la dalle.
- L’analyse des résultats de simulation de la dalle
soumise à 5 chocs successifs permet une première
conclusion évidente : l’endommagement croît
à chaque impact. Ainsi un dimensionnement fondé
sur l’occurrence d’un événement unique
entre deux éventuelles réparations peut paraître
un peu trop optimiste.
- Les simulations ont également permis de constater que
les endommagements sont plutôt localisés dans la
zone d’impact. Ainsi le concepteur de l’ouvrage
doit intégrer la probabilité qu’un bloc
rocheux impacte la dalle dans le voisinage d’une première
zone d’impact. Si cet événement est considéré
possible alors le concepteur doit prendre en compte l’effet
de cumul de l’endommagement. La méthode simplifiée
de dimensionnement ne prend en compte qu’un impact unique,
cette étude permet donc de suggérer une modification
de cette méthode de dimensionnement. |
4)
Débouchés du projet
| Utilisateurs
finaux potentiels |
Concepteurs
d’ouvrage de protection (prise en compte de l’effet
de cumul des chocs) ; Bureaux d'études |
|
Production
scientifique |
-
Production de connaissances pratiques / opérationnelles |
|
Partenariats |
-
Préexistant
- Qui se poursuit |
| Retombées
du projet |
Résultats
utilisés dans la thèse de Philippe Berthet-Rambaud.
Valorisation fait l’objet d’un projet soumis au
Ministère de la Recherche pour développer un
outil d’aide à la décision, dans le cadre
d’une ANR pilotée par le LOCIE.
Le projet PGRN 2004 de Frédéric
Donzé : « Modélisation par éléments
discrets de l'impact de chute de blocs sur un ouvrage de protection
en béton armé » s'inspire de celui-ci |
5)
Valorisation du projet
| Publications
et communications |
-
BERTHET-RAMBAUD P., YEHYA T., DAUDEVILLE L., MAZARS J., Structural
modelling of reinforced concrete slabs subjected to falling
rock impacts, Computational Modelling of Concrete Structures
Euro-C 2003, St Johann im Pongau, Austria, 2003.
- BERTHET-RAMBAUD P., TIMSAH Y., DAUDEVILLE L., MAZARS J., Finite
element modelling of concrete protection structures submitted
to rock impacts, ASCE Conference on Engineering Mechanics EM2003,
Seattle, USA, 2003.
- BERTHET-RAMBAUD Ph., PERROTIN P., TIMSAH Y., MOMMESSIN M.,
MOUGIN J.P., MAZARS J., DAUDEVILLE L. 2004. Impact of a reinforced
concrete roof slab by falling rocks: experiments and modeling.
Italian Geotechnical Journal. 2: 45-53.
-
Thèse UJF de Philippe Berthet-Rambaud le 12/07/04 :
Structures rigides soumises aux avalanches et chutes de blocs
: modélisation du comportement mécanique et
caractérisation de l’interaction « phénomène-ouvrage
». [pdf
en ligne sur le site du Cemagref]
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| Pages
Web |
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