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Communication Dans Un Congrès Année : 2022

Détermination numérique du domaine de résistance d’un mur de maçonnerie exposé au feu par une approche d’homogénéisation en Calcul à la Rupture : application à la pierre naturelle

Résumé

The present contribution proposes and develops a method for assessing the fire resistance of a natural stone masonry wall by an upscaling approach. The wall, subjected to plane strain conditions, is a periodic medium in the vertical direction, from which a representative unit cell composed of two half-blocks and a horizontal mortar joint can be extracted. The strength properties of these two materials are affected by the thermal gradient caused by the fire, so that their variation in the thickness of the wall is taken into account. The strength domain of this assembly is numerically evaluated by the static and kinematic approaches of Yield Design. The unit cell is first discretised by the finite element method and then the Yield Design problem is expressed as a conical optimisation problem. Solving the latter for different radial loading paths, allows to determine the strength domain of the wall in the form of an interaction diagram between normal force and bending moment. These approaches, which are much faster than elastoplastic calculations, make it possible to evaluate the influence of various parameters, such as the thickness of the joints or the strength properties of the constituent materials, on the overall strength of the assembly.
La présente contribution propose une méthode d’évaluation de la résistance au feu d’un mur de maçonnerie en pierre naturelle par une approche de changement d’échelle. Le mur, modélisé en déformations planes dans un plan vertical transverse, est un milieu périodique selon la direction verticale, dont on peut extraire une cellule de base composée de deux demi-blocs et d’un joint de mortier horizontal. Les propriétés de résistance de ces deux matériaux sont affectées par le gradient thermique causé par le feu ; leur variation dans l’épaisseur du mur est donc prise en compte. Le domaine de résistance de cet assemblage est évalué numériquement par les approches statique et cinématique du Calcul à la Rupture. La cellule de base est tout d’abord discrétisée par la méthode des éléments finis, puis le problème de Calcul à la Rupture est exprimé sous la forme d’un problème d’optimisation conique. La résolution de ce dernier pour différents trajets de chargements radiaux permet d’obtenir le domaine de résistance du mur sous la forme d’un diagramme d’interaction entre effort normal et moment fléchissant. Ces approches, bien plus rapides que des calculs élastoplastiques, permettent d’évaluer l’influence de divers paramètres, comme l’épaisseur des joints ou les propriétés de résistance des matériaux constitutifs, sur la résistance globale de l’assemblage.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-04280089 , version 1 (10-11-2023)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04280089 , version 1

Citer

Elodie Donval, Duc Toan Pham, Ghazi Hassen, Patrick de Buhan, Didier Pallix. Détermination numérique du domaine de résistance d’un mur de maçonnerie exposé au feu par une approche d’homogénéisation en Calcul à la Rupture : application à la pierre naturelle. 25e Congrès Français de Mécanique, Nantes, Association française de Mécanique - AFM, Aug 2022, Nantes, France. 12 p. ⟨hal-04280089⟩
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