Influence de la sollicitations hydriques sur le comportement mécanique du pisé : comportement au jeune âge - Université Savoie Mont Blanc Access content directly
Theses Year : 2021

Influence de la sollicitations hydriques sur le comportement mécanique du pisé : comportement au jeune âge

Influence of hydric solicitations on the mechanical behavior of rammed earthInfluence de la sollicitations hydriques sur le comportement mécanique du pisé : early-age behavior

Abstract

Rammed earth construction provides an efficient alternative construction material to limit energy consumption and CO2 emission. It possesses various characteristics of sustainable material, but its mechanical behavior is sensitive to humidity variations, which is a real difficulty for developing this construction technique. Thus, this study concerns the coupled hydro-mechanical behavior of rammed earth. This study is carried out using an experimental and numerical approach at both material and structural scales.At the material scale, compression and shear testing were done at different suction conditions. The samples used were compacted using a technique of static double compaction. The results showed that the mechanical parameters improved with the suction state of rammed earth. Non-linearity in the failure envelope was observed over all the suction range, and thus a modified failure criterion was proposed. The intrinsic shear parameters were determined from saturated triaxial tests. From these tests, the expression of generalized effective stress for unsaturated soils was determined.At the structural scale, the hydro-mechanical behavior of rammed earth columns was studied at non-uniform suction conditions. The columns were subjected to 1D natural convection drying, where the boundary conditions are representative of a real rammed earth wall. The drying phase kinetics were studied. The compressive testing of the columns was studied after the natural convection drying. The result showed that the strength and stiffness of the columns increased significantly within the first two weeks of drying. In addition to this, the consistency of the material changed from plastic to brittle with the increase in suction.Coupled THM simulations of the drying phase and the compression testing were performed on the rammed earth columns using the finite element code called CODE_BRIGHT. The drying simulations were carried out using more realistic atmospheric boundary conditions. A good fitting with the experimental results was obtained for drying. For the compression simulations, a linear elastic-perfectly plastic mechanical constitutive model was used. The expression of generalized effective stress was introduced in the shear strength expression. The compressive strength obtained from the simulation was compared with the experimental results. A sensitivity analysis for the effective stress parameter on the compression strength was done.Finally, a numerical case study was done to determine the drying period required for the walls to gain sufficient strength for subsequent floor construction. Two different configurations of walls were carried out at warm and cold environmental conditions while taking into account the failure criteria from the practical guide for rammed earth.
La construction en pisé offre un matériau de construction alternatif efficace pour limiter la consommation d'énergie et les émissions de CO2. Il possède diverses caractéristiques de matériau durable, mais son comportement mécanique est sensible à l’eau et aux variations d'humidité, ce qui est une réelle difficulté pour développer cette technique aussi bien à la mise en œuvre qu’à la construction. Ainsi, cette étude concerne le comportement hydromécanique couplé du pisé. Cette étude est réalisée selon une approche expérimentale et numérique à la fois à l'échelle du matériau et d’éléments de structure.À l'échelle du matériau, des fabrications puis des essais de compression et de cisaillement ont été effectués dans différentes conditions de succion. Les échantillons utilisés ont été compactés à l'aide d'une technique de double compactage statique. Les résultats ont montré que les paramètres mécaniques s'amélioraient avec l'état succion de pisé. Une non-linéarité dans l'enveloppe de rupture a été observée sur toute la plage de succion et ainsi un critère de rupture modifié a été proposé. Les paramètres de cisaillement intrinsèques ont été déterminés à partir d'essais triaxiaux saturés. A partir de ces tests, l'expression du stress effectif généralisé pour les sols non saturés a été déterminée.À l'échelle structurelle, des éléments de structures ont été fabriqués puis testées, le comportement hydromécanique de ces colonnes de pisé a été étudié dans des conditions succion non uniformes. Les colonnes ont été soumises à un séchage par convection naturelle 1D où les conditions aux limites sont représentatives d'un véritable mur de pisé. La cinétique de la phase de séchage a été étudiée. L'essai de compression des colonnes a été étudié après le séchage par convection naturelle. Le résultat a montré que la résistance et la rigidité des colonnes augmentaient considérablement au cours des deux premières semaines de séchage. En plus de cela, la consistance du matériau est passée de plastique à fragile avec l'augmentation de la succion.Des simulations THM couplées de la phase de séchage et des tests de compression ont été réalisées sur les colonnes de pisé en utilisant le code élément fini appelé CODE_BRIGHT. Les simulations de séchage ont été réalisées en utilisant des conditions aux limites atmosphériques plus réalistes. Un bon ajustement avec les résultats expérimentaux a été obtenu pour le séchage. Pour les simulations de compression, un modèle constitutif mécanique linéaire élastique parfaitement plastique a été utilisé. L'expression de la contrainte effective généralisée a été introduite dans l'expression de la résistance au cisaillement. La résistance à la compression obtenue à partir de la simulation a été comparée aux résultats expérimentaux. Une analyse de sensibilité pour le paramètre de contrainte effective sur la résistance à la compression a été réalisée.Enfin, une étude de cas numérique a été réalisée pour déterminer la période de séchage nécessaire pour que les murs acquièrent une résistance suffisante pour la construction ultérieure du plancher. Deux configurations de murs différentes ont été réalisées dans des conditions ambiantes chaudes et froides en tenant compte des critères sécuritaires du guide des bonnes pratiques sur le pisé.
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tel-03600699 , version 1 (07-03-2022)

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  • HAL Id : tel-03600699 , version 1

Cite

Parul Chauhan. Influence de la sollicitations hydriques sur le comportement mécanique du pisé : comportement au jeune âge. Mechanics of materials [physics.class-ph]. Université Savoie Mont Blanc, 2021. English. ⟨NNT : 2021CHAMA007⟩. ⟨tel-03600699⟩
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