A two-surface plastic model for concrete behaviour

ABSTRACT

The quality of a mechanical law is generally based on the evaluation of three parameters: its ability to reproduce elementary or structural characteristic behaviours (tension, compression, bending…), the efficiency of the numerical implementation (resolution algorithm or convergence) and the physical significance of its parameters. A plastic model is presented in this contribution. Based on eight coefficients which are physically representative, it is driven by two softening yield surfaces, one for tension (Rankine) and one for compression (Drucker-Prager). After a brief description of the constitutive equations, the model is tested on elementary and structural applications to validate its numerical implementation. It represents a good compromise for classical concrete behaviours, compared to other more refined, but also more complex, approaches.

RÉSUMÉ

La qualité d'un modèle de comportement est généralement évaluée autour de trois critères: sa capacité à reproduire des comportements élémentaires ou structurels représentatifs (traction, compression, flexion…), l'efficacité de son implémentation (algorithme de résolution, convergence) et la simplicité de calibrage des paramètres qu'il utilise (ou leur signification physique). Un modèle plastique est présenté dans cette contribution. Nécessitant huit coefficients physiquement représentatifs, il se compose de deux surfaces seuil adoucissantes, l'une pour la traction (Rankine), l'autre pour la compression (Drucker-Prager). Après une brève présentation des équations constitutives, la loi est testée avec succès sur des applications élémentaires (traction, compression, essai biaxial) et structurelles (poutre en flexion trois points et cylindre armé chargé en température) afin de valider l'implémentation. Le modèle représente, par sa relative simplicité (numérique et signification physique des paramètres), un bon compromis pour le comportement du béton, face à d'autres approches, plus élaborées mais aussi plus complexes à mettre en œuvre.

KEYWORDS:

• constitutive model
• concrete
• plasticity

MOTS-CLÉS:

• modèle
• béton
• plasticité