Étude du comportement des ancrages chevillés dans les ouvrages de génie civil des installations nucléaires françaises

​Aya RIMa a soutenu sa thèse le 25 Novembre 2021.

​Les systèmes d'ancrage chevillé sont utilisés pour assurer la fixation de nombreuses structures externes et d’Éléments Importants pour la Protection dans les installations nucléaires françaises. Ces systèmes servent à transmettre l'effort de l’élément fixé vers la structure porteuse. L'évaluation du comportement des ancrages existants représente un enjeu majeur pour la sûreté, notamment en cas de séisme.Généralement, l’étude du comportement des ancrages dans le béton se fait par des campagnes expérimentales. Cependant, celles-ci sont coûteuses et limitées par le nombre d’essais réalisés. De plus, elles ne sont pas réalisables pour requalifier les ancrages déjà installés et en arrêt de production. C’est pourquoi la simulation numérique est récemment devenue de plus en plus utile dans le domaine des fixations. Dans ce contexte, une modélisation numérique à deux échelles est proposée. La première modélisation est à l’échelle de l’ancrage où l’utilisation d’un modèle de type particulaire-lattice, nommé DEAP, est proposée pour mieux comprendre les mécanismes de rupture. Ce type de modèle permet une description fine et détaillée du comportement de l’interface entre l’ancrage et le béton ainsi que de la fissuration de ce dernier. Ensuite, une modélisation à l’échelle de la structure est réalisée. Pour ce faire, un modèle simplifié en variables généralisées est formulé et identifié à partir des résultats expérimentaux et des résultats obtenus par DEAP. Ce type de modèle macroscopique permet de simplifier la représentation du comportement non-linéaire de l’ancrage et de réduire conséquemment le temps de calcul, ce qui permet de réaliser un nombre important de calculs pour les analyses de vulnérabilité des ouvrages de génie civil sous chargement sismique.Au cours de ce travail de thèse, plusieurs contributions ont été réalisées notamment sous forme de développements numériques. Premièrement, une méthode de génération d’un maillage d’éléments discrets pour des géométries complexes et bien adaptée au cas de l’ancrage est proposée et développée. Deuxièmement, une nouvelle stratégie simplifiée pour la détection du contact entre l’acier et le béton en 2D ainsi qu’en 3D est mise en œuvre pour améliorer le temps de calcul. Tous ces développements ajoutés au modèle DEAP ont permis de réaliser des modélisations bidimensionnelles et tridimensionnelles d’un essai d’arrachement à l’échelle de l’ancrage. Les résultats ont permis de valider la capacité d’un modèle particulaire-lattice à reproduire le faciès de fissuration d’un test d’arrachement d’ancrage et à déterminer la force maximale de l’ancrage avant la rupture. Ensuite, sur la base des résultats expérimentaux et des simulations discrètes, une loi de comportement en variables généralisées a été formulée et identifiée. Les principaux mécanismes non-linéaires sont pris en compte dans cette loi afin de représenter le comportement réel d’un ancrage présent dans les ouvrages de génie civil. Ce modèle macroscopique simplifié est suffisamment flexible et simple pour être adapté à différents types d’ancrages. Les travaux et les contributions réalisés durant ces trois années de thèse constituent une étape importante pour des études plus approfondies sur différents types d’ancrages sous différents types d’exigences.