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Strengthening of reinforced concrete members with Ultra High Performance Fibre Reinforced Concrete (UHPFRC) can be economical in some cases. Furthermore, this concrete is very durable and has very good mechanical properties, which can make it more advantageous compared to other strengthening solutions. But unfortunately, modelling the UHPFRC tensile behaviour is not very mastered and is a barrier to widespread use.
The first point of this work is focused on modelling UHPFRC tensile behaviour. This model is decom- posed into two parts: the first one, based on the works of Guenet [Guenet, 2016], allows to determine the stress-crack opening law for UHPFRC in the post-cracking domain according to some parameters such as the fibres content, their orientation, their diameter, ... The second part consists in determining the stress-strain law using the previous one. A characteristic length is used in order to achieve this. Either this one is fixed according to the codes or this one is computed with a model developed from the results obtained by György L. Balázs [Balázs, 1993].
The second point, which is the most important, is related to the study of UHPFRC shrinkage on UH- PFRC strengthened-members. For strengthened columns, mainly working under compression, it appears that shrinkage should be taken into account in the UHPFRC constitutive law for the ULS computa- tion. For UHPFRC strengthened members working under tension or under bending moment, UHPFRC shrinkage may be neglected in the constitutive law for the most common cases. Nevertheless, only one strengthening configuration has been tested in bending corresponding to a 3-sides jacket around the beam.
Finally, this shrinkage analysis on the ULS behaviour has been applied to a case study which is the Couvin bridge, realised by study office Cerfontaine. Even if UHPFRC is not used in this bridge, main principles remain the same such as the applied reasoning on UHPFRC strengthened members can be done. Once again, it appears that taking into account the concrete shrinkage doesn’t change too much the M − φ response of the cross section for ULS computation. Nevertheless, shrinkage has to be taken into account in the load cases by considering it as a temperature variation. Le renforcement d’éléments en béton armé par du Béton Fibré à Ultra Hautes Performances (BFUP) peut s’avérer être économique dans certains cas. De plus, ce béton possède de très bonnes propriétés mécaniques et de durabilité, ce qui peut le rendre encore plus avantageux comparé à d’autres solutions de renforcements. Mais malheureusement, la modélisation du comportement en traction de ce béton n’est pas encore tout à fait au point, ce qui constitute un frein à son utilisation
Le premier point de ce travail de fin d’études consiste donc à établir un modèle pour le comportement en traction des BFUP. Ce modèle est décomposé en deux parties: la première, basée sur la thèse de Guenet [Guenet, 2016], permet d’établir la loi contraintes-ouverture des fissures du BFUP dans le domaine non linéaire (domaine post-fissuration) en fonction de différents paramètres tels que la teneur en fibres, leur orientation, leur diamètre, ... La deuxième partie consiste à déterminer la loi contraintes-déformations à partir de la précédente. Pour ce faire, une longueur caractéristique est utilisée. Celle-ci est soit fixée comme conseillé dans les codes, soit calculée selon un modèle développé à partir des résultats de György L. Balázs [Balázs, 1993].
Le second point de ce travail consiste à analyser l’influence du retrait du BFUP sur des éléments renforcés à partir de ce matériau. Pour des colonnes renforcées, travaillant principalement en compression, il apparaît que le retrait devrait idéalement être pris en compte dans la loi de comportement lors de la vérification aux ELU. Pour des éléments renforcés travaillant en traction ou en flexion, il apparaît que pour les cas courants, le retrait du BFUP peut ne pas être pris en compte dans la loi de comportement. Néanmoins, une seule configuration de renforcement d’une poutre a été testé, à savoir la mise en place d’une couche de BFUP sur les trois faces accessibles de la poutre.
Enfin, cette analyse du retrait sur le comportement à l’ELU est appliquée à un cas réel, sur le pont de Couvin, réalisé par le bureau d’études Cerfontaine. Même si le BFUP n’est pas utilisé pour cet ouvrage, les principes de bases restent les mêmes de telle sorte que le raisonnement appliqué pour les éléments renforcés peut y être fait. Il apparaît à nouveau que la prise en compte ou non du retrait dans la loi de comportement n’induit pas de grande différence dans la réponse à l’ELU. Néanmoins, il faut toujours prendre en compte le retrait dans les cas de charges sous forme d’une variation de température.

UHPFRC --- Ultra High performance fibre reinforced concrete --- Shrinkage --- Concrete --- BFUP --- Béton fibré ultra performant --- Béton --- retrait --- Ingénierie, informatique & technologie > Ingénierie civile

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In this work experimental tests are performed to investigate the forming behavior of unidirectional non-crimp fabrics (UD-NCFs) within the context of an automated preforming process. Based on the experimental results, a macroscopic forming simulation model for UD-NCFs is developed and model parameters are identified via the simulation of material tests. The forming simulation model is validated via hemisphere and car body part forming tests.

unidirektionale Gelege --- unidirectional non-crimped fabric --- Faserverbundwerkstoffe --- Preforming --- forming/draping simulation --- preforming --- fibre composites --- Umform-/Drapiersimulation --- experimentelle Charakterisierung --- material testing

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Coupling beams are essential for transmitting shear forces from a shear wall to another in order to create a coupled-wall system. This system is used to resist both monotonic and cyclic lateral loads due to wind or earthquake. When coupling beams fail, the whole system fails and therefore, their behaviour needs to be analysed in order to design safe structures. In general, such beams have a low span-to-depth ratio and undergo a shear failure. Since these beams are subjected to high shear forces, fibre reinforced concrete can be used to enhance their strength. This thesis focuses on the shear behaviour of coupling beams made of fibre reinforced concrete.

The aim of this thesis is to propose an extension of the 3PKT model developed by Mihaylov et al. (2015) in order to predict the shear behaviour of reinforced concrete deep beams. The 3PKT theory uses 3 degrees of freedom to find the shear strength of members made of conventional concrete. In order to find the total force-displacement response of the member, the extension of the 2PKT for fibre reinforced concrete deep beam proposed by Tvrznikova (2017) is used. This model captures the effect of steel fibres embedded in concrete in three ways: 1)tension in the fibres bridging cracks; 2)enhanced ductility of the critical compressed zones in deep beams and 3)tension stiffening effect on the longitudinal reinforcement. The extension of this model to account for coupling beams provides different modifications: 1)softening of concrete in highly compressed zones; 2)averaging of the crack width and 3)effect of bar pull-out. To account for these effects, existing models from the literature are studied and used. Each model is implemented in a Matlab code. 

An additional method based on non-linear finite element analysis is performed in order to be able to compare the extended 3PKT model to results from a more complex and general method. General assumptions are made in order to find accurate results. It is shown that the shear strength estimated by this method matches closely measured valued from experimental data.

The extended 3PKT model is validated against a database of tests performed on FRC coupling beams collected from the literature. It is shown that the predicted shear strengths agree well with values found from experimental studies. It is also shown that while FEM analysis provides very accurate results, they are as accurate as results found from extended 3PKT analysis although the latter is much less time consuming. The validated model is then used to perform a parametric study which analyses the effects of the span-to-depth ($a/d$) ratio, longitudinal reinforcement ratio, fibre volume ratio, concrete compressive strength, transverse reinforcement ratio and size effect. Les poutres de couplage sont essentielles pour transmettre les efforts de cisaillement d'un mur de cisaillement à un autre créant ainsi un système de murs couplés. Ce système est utilisé pour résister aux charges monotones et cycliques du vent ou bien des séismes. Quand ces poutres de couplage cèdent, tout le système s'effondre et donc il est important d'analyser leur comportement pour dimensionner des structures de manière adéquate. En général, de telles poutres ont un rapport longueur sur hauteur assez faible et elles subissent une rupture en cisaillement. Comme ces poutres sont soumises à d'intenses forces, le béton fibré peut être utilisé pour augmenter leur résistance. Cette thèse se concentre sur l'étude du comportement en cisaillement de poutres de couplage faites de béton fibré.

Le but de cette thèse est de proposer une extension au modèle 3PKT développé par Mihaylov et al. (2015) qui permet de prédire le comportement en cisaillement de poutres-voiles en béton armé. La méthode du 3PKT utilise 3 degrés de liberté permettant de trouver la résistance en cisaillement de membrures faites de béton conventionnel. Dans le but de trouver la réponse complète de type force-déplacement de la poutre, une extension au modèle 2PKT permettant de prendre en compte le béton fibré (Tvrznikova, 2017) est utilisée. Ce modèle capture l'effet des fibres d'acier de trois manières: 1)la tension dans les fibres qui lient les fissures du béton; 2)une ductilité améliorée dans les zones critiques hautement comprimées et 3)l'effet de raidissement en tension sur les armatures longitudinales. L'extension de ce modèle permettant de prendre en compte les poutres de couplage se fait en plusieurs modifications: 1)adoucissement du béton dans les zones hautement comprimées; 2)prise en compte d'une largeur de fissure moyenne et 3)l'effet du glissement des armatures longitudinales dans le béton. Pour prendre en compte ces effets, des modèles existants sélectionnés dans la littérature scientifique sont étudiés et utilisés. Un code Matlab est développé à chaque étape.

Une méthode additionnelle basée sur une étude par éléments finis non linéaire est utilisée pour apporté une méthode de comparaison supplémentaire plus complexe et générale à l'extension du 3PKT. Des hypothèses générales sont énoncées. Il résulte de l'analyse par éléments finis que la résistance en cisaillement des éléments étudiés se rapproche assez bien des valeurs expérimentales.

L'extension du modèle 3PKT est ensuite validée en comparaison avec les données expérimentales. Il est montré que les valeurs de résistance en cisaillement sont proches des valeurs expérimentales. Il est également montré que tandis que l'analyse par éléments finis produit des résultats assez précis, l'extension du modèle 3PKT fournit des résultats tout aussi précis mais en un moindre temps. Le modèle validé est ensuite utilisé pour faire une étude paramétrique qui analyse les effets du rapport longueur sur hauteur (a/d), de l'armature longitudinale, du volume de fibres, de la résistance en compression du béton, des étriers et enfin de l'effet d'échelle.

FRC --- Shear behaviour --- Modelling --- Coupling beams --- Finite element method --- Comportement en cisaillement --- Béton fibré --- Modélisation --- Poutres de couplage --- Éléments finis --- Ingénierie, informatique & technologie > Ingénierie civile

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This book serves as a comprehensive, up-to-date reference about this cutting-edge laser technology and its many new and interesting developments. Various aspects and trends of Raman fiber lasers are described in detail by experts in their fields. Raman fiber lasers have progressed quickly in the past decade, and have emerged as a versatile laser technology for generating high power light sources covering a spectral range from visible to mid-infrared. The technology is already being applied in the fields of telecommunication, astronomy, cold atom physics, laser spectroscopy, environmental sensing, and laser medicine. This book covers various topics relating to Raman fiber laser research, including power scaling, cladding and diode pumping, cascade Raman shifting, single frequency operation and power amplification, mid-infrared laser generation, specialty optical fibers, and random distributed feedback Raman fiber lasers. The book will appeal to scientists, students, and technicians seeking to understand the recent developments and future trends of this promising and multifaceted technology.

Raman fiber lasers. --- Physics. --- Optics, Lasers, Photonics, Optical Devices. --- Microwaves, RF and Optical Engineering. --- Spectroscopy and Microscopy. --- Fiber-based Raman lasers --- Fiber lasers, Raman --- Fiber Raman lasers --- Fibre Raman lasers --- Raman fibre lasers --- Spectroscopy. --- Microscopy. --- Microwaves. --- Optical engineering. --- Mechanical engineering --- Hertzian waves --- Electric waves --- Electromagnetic waves --- Geomagnetic micropulsations --- Radio waves --- Shortwave radio --- Analysis, Microscopic --- Light microscopy --- Micrographic analysis --- Microscope and microscopy --- Microscopic analysis --- Optical microscopy --- Optics --- Analysis, Spectrum --- Spectra --- Spectrochemical analysis --- Spectrochemistry --- Spectroscopy --- Chemistry, Analytic --- Interferometry --- Radiation --- Wave-motion, Theory of --- Absorption spectra --- Light --- Spectroscope --- Natural philosophy --- Philosophy, Natural --- Physical sciences --- Dynamics --- Qualitative --- Raman effect. --- Combination scattering spectra --- Hyper Raman effect --- Raman scattering --- Raman spectra --- Scattering --- Lasers. --- Photonics. --- Spectrometry --- New optics --- Light amplification by stimulated emission of radiation --- Masers, Optical --- Optical masers --- Light amplifiers --- Light sources --- Optoelectronic devices --- Nonlinear optics --- Optical parametric oscillators --- Analytical chemistry