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GT1 : Fissuration, Endommagement, Durabilité (FED)
L’enjeu est la compréhension et la modélisation des propriétés et comportements des matériaux et l’étude des phénomènes physiques associés à l’endommagement. On étudie l’endommagement quasi-fragile et les phénomènes physiques associés dans les matériaux de construction (bois, béton, maçonnerie) : identification de critères de rupture (mode I, II et mixte I+II), modélisation en MNLR (zone cohésive), couplage fissuration et comportement thermo-hygroscopique du matériau bois (rupture différée des éléments structuraux bois et des assemblages), effet d’échelle. Les modélisations développées s’appuient aussi bien sur des codes aux éléments finis (zone cohésive, endommagement, modèles thermo-hygro-mécaniques) que sur des codes aux éléments discrets (maçonnerie, joints rocheux). On s’intéresse également aux effets de sollicitations sévères : comportement sismique de composants bois ou de murs maçonnés, comportement de composants bois sous incendie, vulnérabilité des arbres à la tempête.
Contact :
Jean-Christophe Mindeguia, Thomas Parent
Membres :
Stéphane Morel, Jean-Christophe Mindeguia, Jean-Luc Coureau, Jérôme Moreau, Myriam Chaplain, Philippe Galimard, Jacqueline Saliba, Alain Cointe, Thomas Parent, Emmanuel Maurin (chercheur associé)
L’enjeu est la compréhension et la modélisation des propriétés et comportements des matériaux et l’étude des phénomènes physiques associés à l’endommagement. On étudie l’endommagement quasi-fragile et les phénomènes physiques associés dans les matériaux de construction (bois, béton, maçonnerie) : identification de critères de rupture (mode I, II et mixte I+II), modélisation en MNLR (zone cohésive), couplage fissuration et comportement thermo-hygroscopique du matériau bois (rupture différée des éléments structuraux bois et des assemblages), effet d’échelle. Les modélisations développées s’appuient aussi bien sur des codes aux éléments finis (zone cohésive, endommagement, modèles thermo-hygro-mécaniques) que sur des codes aux éléments discrets (maçonnerie, joints rocheux). On s’intéresse également aux effets de sollicitations sévères : comportement sismique de composants bois ou de murs maçonnés, comportement de composants bois sous incendie, vulnérabilité des arbres à la tempête.
L’étude des relations entre morphologie des matériaux, variabilité, et propriétés physiques et mécaniques permet d’aussi d’améliorer leur conception, soit dans une logique de meilleures performances environnementales (composites bois, matériaux composites à base de fibres végétales), soit pour fiabiliser les propriétés structurelles (panneaux innovants). La conception s’inscrit dans une logique d’innovation et d’optimisation multi-objectifs.
Le projet scientifique du GT1 pour le futur quadriennal s’inscrira dans la continuité du projet actuel avec toutefois une concentration des activités autour des sous-thématiques « Fissuration et Endommagement »,
« Couplage comportements cohésif et frictionnel » et « Comportement au feu des structures ». Les activités touchant à la « Caractérisation et modélisation multi-échelles des composants de structures et des produits pour la construction » rejoindront quant à elles le nouvel axe transverse du Dépt GCE « Valorisation des matériaux naturels » conférant ainsi une cohérence thématique centrée sur l’endommagement quasi-fragile aux activités du GT1. Afin de souligner ce resserrement des activités du GT1, ce dernier sera renommé sous l’appellation « Fissuration, Endommagement, Durabilité ».
A ce titre, si la fissuration des matériaux quasi-fragiles (traitée dans le cadre de la MLER ou la MNLR) qui fait partie des activités historiques du GT1 continuera d’être étudiée, l’accent sera mis sur le développement d’un modèle d’endommagement dédié au bois afin de pouvoir investiguer les cas d’endommagement/fissuration rendus compliqués par la méconnaissance préalable du trajet de fissure (timber, zones d’assemblages,…). Sur les aspects « Couplage comportements cohésif et frictionnel » et notamment en matière de modélisation du comportement des maçonneries, l’accent sera mis sur l’élaboration d’un code de calcul hybride EF/ED, permettant de bénéficier des avantages des modèles d’endommagement développés basés sur la MEF et des modèles de zone cohésive frictionnelle ainsi que des aspects dynamiques basés sur la MED. L’élaboration du code hybride EF/ED sera réalisée en collaboration avec le LMGC-Montpellier (développeur du code ED LMGC90 qui servira de base au code hybride) et le LMDC-Toulouse (développeur du modèle d’endommagement quasi-fragile). Enfin, sur les aspects « comportement au feu des structures », le projet s’inscrira dans la continuité des activités de recherche menées à ce jour, à savoir l’étude de l’impact des incendies aux matériaux et structures du génie civil. Les derniers projets de recherche entrepris au sein de GCE ont montré une certaine fédération de collègues (Stéphane Morel, Thomas Parent) sur ce domaine d’activités. L’idée étant de faire perdurer cette équipe dans le temps, en ouvrant potentiellement les collaborations aux collègues des autres GT (CND appliquée à l’expertise post-incendie, apports de connaissance sur les géo-matériaux…) et en poursuivant les collaborations avec d’autres départements d’I2M (TREFLE pour les simulations de feu en particulier).
Enfin, la participation active de la grande majorité des membres du GT1 au chantier scientifique CNRS-MC Notre-Dame sera de nature à fédérer les activités du GT sur les aspects « patrimoine bâti ». En effet, l’équipe du GT1 fait partie des rares équipes de recherche françaises regroupant à la fois des compétences en calcul de structures bois, en calcul de structures maçonnées et en comportement au feu des structures. Cette triple compétence confère ainsi aux membres du GT1 la capacité à traiter des problématiques touchant au patrimoine bâti dans leur intégralité.
De gauche à droite : mesures in situ de la raideur d’ancrage d’un tronc, mesures des caractéristiques d’un assemblage avec goujons collés multiple, simulation des dommages dans une maçonnerie sous séisme
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