- [ VRPG-Doc] Génie civil --- هندسة مدنية

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Modélisation couplée des ouvrages géotechnique soumis à la corrosion
(2023-07-08) METERFI Yasmine; Encadreur: HOUMADI Youcef; Co-Encadreur: TROUZINE HABIB
Résumé (en Français) : Assurer la durabilité des systèmes géotechniques en concevant des ouvrages qui garantissent performance et sécurité durant leur vie de service est une préoccupation majeure en génie civil. Quelle que soit la nature des ouvrages géotechniques, l'acier reste le matériau prédominant qui met en évidence la corrosion. Liées aux conditions environnementales agressives la corrosion des infrastructures se manifeste sous différentes formes, le processus complexe de la corrosion résulte de plusieurs mécanismes et interactions électrochimiques. Prédire le comportement à long terme des armatures dans les ouvrages géotechniques en évaluant les endommagements qu'ils sont susceptibles de subir dans le temps suite à une exposition à la corrosion est aux différentes contraintes mécaniques est un enjeu majeur, notamment d'un point de vue économique et scientifique. Le travail présenté vise à approfondir la compréhension du mécanisme de l'attaque mécano-électrochimique couplée de la corrosion et les contraintes internes/externes exercées sur les éléments structuraux des ouvrages géotechniques. Dans le cadre d'une modélisation fiabiliste et numérique, dans ce travail nous avons modélisé le comportement d'une poutre corrodée sous l'impact d'un chargement variant aléatoirement dans le temps, l'analyse fiabiliste est effectuée par une approche de Monte-Carlo (MCS) optimisée dans le but d'évaluer sa probabilité de défaillance, le modèle numérique est réalisé en introduisant les techniques de couplage pour analyser le comportement de la poutre ainsi que la zone de transition entre les deux matériaux acier/béton (ITZ) sous l'effet couplé de la corrosion et les contraintes mécaniques appliquées, cette étude est effectuée en pérennant en compte la porosité du béton tout en montrant l'impact de la protection cathodique sur l'évolution de la corrosion. Les résultats montrent que l'étude de la zone de transition acier/béton (ITZ) est importante dans l'analyse du comportement des éléments structuraux des ouvrages en béton armé sous l'action combinée mécano-électrochimique, vu que c'est la zone la plus faible manifestante les endommagent due à la corrosion, L'évaluation de la diffusion et concentration d'oxygène à travers le réseau poreux du béton jusqu'à l'interface acier/béton, l'évaluation du potentiel électrolytique, et l'évolution de l’hydrogène ainsi que la densité du courant de corrosion est importante dans la modélisation de l'évolution du processus de corrosion des ouvrages géotechniques durant leur vie de service, en utilisant le logiciel des éléments finit Comsol. Les mots clés :Béton, Corrosion, Techniques de couplages Infrastructures, Modélisation , Analyse de fiabilité Abstract (en Anglais) : Ensuring the sustainability of geotechnical systems by designing structures that guarantee performance and safety during their service lives is a major concern in civil engineering. Despite the geotechnical structure nature, steel remains the predominant material that highlights corrosion. Connected to the aggressive environmental conditions the corrosion of infrastructures manifests in different forms, the complex process of corrosion results from several mechanisms and electrochemical interactions. Predicting the long-term behavior of reinforcement in geotechnical structures by assessing the damage caused by corrosion exposure and different mechanical stresses over time is a major challenge in the economic and scientific context. The present work aims to deepen the understanding of the mechanical-electrochemical coupled corrosion attack mechanism and the internal/external stresses applied to the structural elements of the geotechnical structures. Within the framework of reliability and numerical modeling, in this work we have modeled the behavior of a corroded beam under the impact of a randomly varying load over time, the reliability analysis is carried out by an optimized Monte-Carlo (MCS) approach in order to evaluate its failure probability, the numerical model is carried out by introducing coupling modeling techniques to assess the beam behavior as well as the transition zone between the two materials steel/concrete (ITZ) under the coupled effect of corrosion and the applied mechanical stress, this study is carried out by including the porosity of the concrete while showing the impact of cathodic protection on the corrosion evolution. The results show that the study of the steel/concrete transition zone (ITZ) is important in the analysis of the structural elements of reinforced concrete structures and the behaviour under the combined mechanical-electrochemical action since it is the weakest zone manifesting corrosion damage. The assessment of oxygen diffusion and concentration through the concrete porous system to the steel/concrete interface, as well as the evaluation of the electrolytic potential, and the evolution of hydrogen and the density of the corrosion current is important in modeling the corrosion process evolution of the geotechnical structures during their service life using the Comsol Finite Element Software. Keywords :Concrete, Corrosion, Coupling techniques Infrastructures, Modeling, Reliability analysis
Etude de l’influence des modèles micromécaniques sur la réponse globale des structures FGM
(2018-11-19) MAHMOUDI Abdelkader; Encadreur: BENYOUCEF Samir
الملخص (بالعربية) في هذه الأطروحة، تم دراسة تأثير النماذج الميكانيكية البديلة على سلوك لوحة متدرجة وظيفيا على أساس نظريات القص. ويتم اختبار العديد من النماذج الميكروميكانيكية للحصول على خصائص المواد الفعالة للمواد المتدرجة وظيفيا التي تتغير أجزاءها بشكل مستمر من خلال سمك البنية. تم فحص الاهتزاز الحر والسلوك الحراري الميكانيكي في الانحناء للهياكل ذات الخصائص المتغیرة تدریجیا والمستندة إلى أساس مرن من نوع وينكلر-باسترناك بواسطة نظربتين جديدتين لتشوه القص. النظريات الحالية بالضبط تحقق شروط حدود التوترعلى الوجه العلوي والسفلي للوحة. يتم الحصول على الطاقة الوظيفية للنظام باستخدام مبدأ هاملتون. يتم الحصول على حلول النموذج باستخدام تقنية نافيي؛ ثم يتم العثور على الترددات الأساسية، الانحناء والضغوطات من خلال حل نتائج نظام المعادلة التي تم الحصول عليها. وأخيراً ، يتم توفير النتائج العددية للكشف عن تأثير النماذج الميكروميكانيكية والحمل الحراري الميكانيكي على سلوك الهياكل ذات الخصائص المتغیرة تدریجیا الكلمات المفتاحية هياكل ذات خصائص متغيرة تدريجيا, النماذج الميكروميكانيكية , أساس مرن , تحميل ميكانيكي-حراري, الانحناء , الاهتزاز الحر Résumé (Français et/ou Anglais) : Dans cette thèse, l’influence des modèles micromécaniques alternatifs sur le comportement macroscopique d'une plaque fonctionnellement graduée basée sur des théories de déformation de cisaillement est étudiée. Plusieurs modèles micromécaniques sont testés pour obtenir les propriétés matérielles d'un matériau fonctionnellement graduéedont les fractions volumiques des particules varientd’une façon continue à travers l'épaisseur de la structure. La vibration libreet le comportement thermomécanique en flexion des structures fonctionnellement graduées simplement supportées reposant sur une fondation élastique de typeWinkler-Pasternak sont étudiées par deux nouvelles théories de la déformation de cisaillement. Les théories actuelles vérifient exactement les conditions aux limites des contraintes nulles sur les faces supérieure et inférieure de la structure. La fonction énergétique du système est obtenue en utilisant le principe d’Hamilton et le principe des travaux virtuels. Les solutions de forme sont obtenues en utilisant la technique de Navier; puis les fréquences fondamentales, la flèche et les contraintes sont trouvées en résolvant les résultats de système d’équation obtenu. Enfin, les résultats numériques sont fournis pour révéler l'effet des modèles micromécaniques et la charge thermo-mécanique sur le comportement des structures FGM. Mots clés : Structures FGM ; modèles micromécaniques ; fondation élastique ; chargement thermo-mécanique ; flexion ; vibration libre.
Analyse mécanique des structures composites : Etude comparative entre les différentes théories des plaques
(2015-09-14) MERAZI Mohamed; Encadreur: ADDA BEDIA El Abbas
Résumé (Français et/ou Anglais) : Dans cet thèse, une nouvelle théorie de déformation de cisaillement hyperbolique de la plaque basée sur la position de la surface neutre est développé pour l'analyse statique des plaques fonctionnellement graduées (FGPS). la théorie Représente la distribution hyperbolique des déformations de cisaillement transversale et qui satisfait aux conditions aux limites au niveau des surfaces de la plaque sans utiliser les facteurs de correction de cisaillement. La position de la surface neutre pour une plaque fonctionnellement graduée dans laquelle ses propriétés matérielles varient dans la direction de l'épaisseur est déterminée. Les propriétés mécaniques de la plaque sont supposées varier de manière continue dans la direction de l'épaisseur par une simple distribution de loi de puissance en termes de fractions de volume des constituants. Basé sur la présente nouvelle théorie de déformation de cisaillement hyperbolique de la plaque et le concept de la surface neutre, les équations qui régissent l'équilibre sont dérivées du principe de déplacements virtuels. Les illustrations numériques concernent le comportement en flexion des plaques FG avec la composition de métal-céramique. Des études paramétriques sont effectuées pour faire varier la fraction volumique de la céramique, les profils de fraction de volume, les rapports d'aspect et les rapports longueur épaisseur. La précision des solutions actuelles est vérifiée en comparant les résultats obtenus avec les solutions existantes.
Étude du comportement mécanique des structures FGM à l'échelle nano- métrique
(2018-12-05) MOUFFOKI Abderrahmane; Encadreur: HOUARI Mohammed Sid Ahmed
Résumé(Français) : Dans ce travail, nous étudions les effets de l'humidité et de la température sur les caractéristiques de vibration libre de nano poutre fonctionnel graduée (FG) reposant sur des fondations élastiques en proposant une nouvelle théorie simple de déformation trigonométrique par cisaillement. Le principal avantage de cette théorie est que, en plus d'inclure l'influence de la déformation de cisaillement, le champ de déplacement est modélisé avec seulement 2 inconnues comme la théorie classique du poutre (CBT) et même inférieure avec la théorie de la poutre de Timoshenko (TBT). Trois types de conditions environnementales, à savoir les charges hygrothermiques uniformes, linéaires et sinusoïdales, sont étudiées. Les propriétés matérielles des poutres fonctionnelles graduée sont supposées varier en fonction d'une distribution de la loi de puissance de la fraction volumique des constituants. Les équations de mouvement sont dérivées du principe de Hamilton. Des exemples numériques sont présentés pour montrer la validité et la précision des théories de déformation de cisaillement actuelles. Les effets des conditions hygrothermiques, de l'indice de loi de puissance, de la non-localité et des fondations élastiques sur les réponses de vibration libres des FG nano poutres sous l'effet hygrothermique sont étudiés. Mots clés:Vibration libre, théorie trigonométrique de déformation de cisaillement, nano poutre fonctionnellement graduée, Théorie de l'élasticité non locale, Effet hygrothermique. Résumé(Anglais) : In this work, the effects of moisture and temperature on free vibration characteristics of functionally graded (FG) nanobeams resting on elastic foundation is studied by proposing a novel simple trigonometric shear deformation theory. The main advantage of this theory is that, in addition to including the shear deformation influence, the displacement field is modeled with only 2 unknowns as the case of the classical beam theory (CBT) and which is even less than the Timoshenko beam theory (TBT). Three types of environmental condition namely uniform, linear, and sinusoidal hygro-thermal loading are studied. Material properties of FG beams are assumed to vary according to a power law distribution of the volume fraction of the constituents. Equations of motion are derived from Hamilton’s principle. Numerical examples are presented to show the validity and accuracy of present shear deformation theories. The effects of hygro-thermal environments, power law index, nonlocality and elastic foundation on the free vibration responses of FG beams under hygro-thermal effect are investigated. Keywords: Free vibration; Trigonometric shear deformation beam theory; Functionally graded nanobeam; Nonlocal elasticity theory; Hygro-thermal effect.
Développement d’un nouveau champ de déplacement pour l’analyse de la vibration et de la stabilité des plaques en matériau composite avancé
(2018-11-29) SEKKAL Mohamed; Encadreur: FAHSI Bouazza
Résumé (Français et/ou Anglais) : Dans la présente thése deux travaux sont abordé, d’une part une nouvelle théorie de déformation par cisaillement quasi-3D (HSDT quasi-3D) pour les plaques à gradient fonctionnel est proposée. La théorie considère la déformation du cisaillement et les influences d'élasticité par une distribution hyperbolique de tous les déplacements dans l'épaisseur, et respecte les conditions aux limites sur les surfaces supérieure et inférieure de la plaque sans l’utilisstion de facteur de correction de cisaillement. Le point culminant de la théorie proposée est qu'il utilise des termes indéterminés dans le champ de déplacement et implique un plus petit nombre de variables et d'équations gouvernantes que les théories quasi-3D conventionnelles, mais ses solutions se comparent bien aux solutions 3D et quasi-3D. Les équations de mouvement sont toujours obtenues par principe de Hamilton et les solutions analytiques pour le flambage et les problèmes dynamiques sont déduites pour les plaques simplement soutenues. Des résultats numériques sont présentés pour prouver l'exactitude de la théorie proposée. D’autre part, une étude de panneaux sandwich ou une nouvelle théorie de déformation par cisaillement (HSDT) est développée pour la vibration et le flambage des plaques sandwich à gradient fonctionnel (FG). La théorie proposée présente un nouveau champ de déplacement en utilisant des termes intégrés indéterminés. Seuls quatre inconnus sont utilisés dans cette théorie, ce qui est inférieur à la première théorie classique de la déformation du cisaillement (FSDT) et à d'autres HSDT. Les équations de mouvement sont obtenues par le principe de Hamilton. Les solutions analytiques des plaques sandwich FG sont déterminées en utilisant la méthode Navier. Un bon accord entre les résultats calculés et les solutions disponibles des HSDT existants se révèle démontrer l'exactitude de la théorie développée. Mots clés : flambage, vibration, panneaux sandwich, quasi-3D, gradient fonctionnel (FG), principe de Hamilton.