Plaquette GIGA

GIGA
MACHINE D’ESSAIS
POUR SOLLICITATIONS EXTREMES
Le Projet
L’installation GIGA, financée par la Délégation Générale pour l’Armement – Centre
d’Etudes de Gramat (DGA-CEG) et construite
par la société Thiot Ingénierie, a été conçue
dans le but d’améliorer les connaissances
sur le comportement des structures en
béton soumises à l’effet d’impacts.
Ce projet de recherche s’inscrit dans le
cadre plus général de l’analyse de la
vulnérabilité des ouvrages en béton soumis
à des actions naturelles (avalanches, chutes
de blocs) ou anthropiques, intentionnelles
ou non (explosions, impacts balistiques
quelconques).
Chute d’un
bloc d’une
cinquantaine
de tonnes sur
un ouvrage
d’art à
Moutiers.
F4 / Phantom lancé à 774 km/h sur un mur en
béton de 3,66m d’épaisseur
(Sandia National Laboratories)
Le béton : un paradoxe
Avec une production mondiale de 1 m3 par
personne et par an, le béton est aujourd’hui
le matériau de construction le plus utilisé.
Il sert notamment à la construction des
ouvrages les plus sensibles (ouvrages d’art,
barrages, bâtiments, complexes industriels
ou producteurs d’énergie...).
Pourtant, son comportement mécanique
reste encore mal connu, notamment
sous des sollicitations extrêmes. Cette
lacune résulte autant de la difficulté à
reproduire ces chargements en laboratoire
que de la complexité intrinsèque de ce
comportement.
Phénomènes majeurs sous impacts
Si l’on considère l’impact d’un projectile sur
un massif de béton, le matériau est sollicité
• d’abord en traction dynamique [1],
• puis en compression triaxiale [2],
• puis en extension triaxiale et cisaillement [3].
Chaque phase de cette interaction est caractérisée par un mode de réponse spécifique.
GIGA est dédiée à l’étude de la réponse
du béton sous étreinte triaxiale haute
pression, domaine jusqu’alors inaccessible à
la mesure.
[1] CRATÉRISATION
écaillage
[2] PÉNÉTRATION
compression
triaxiale
[3] PERFORATION
cisaillement
photo : DGA/CEL
Les principes de l’essai
La réalisation d’un essai avec confinement
sur un échantillon de béton cylindrique
consiste à exercer simultanément un effort
enclume
corps d'épreuve
fluide de
confinement
PRESSION MAXI 1GPa
piston & vérin
EFFORT MAXI 13MN
La cellule de confinement
La cellule ouverte dans l’attente de
recevoir l’éprouvette équipée, pour la
réalisation de l’essai.
vertical et une étreinte latérale de forte
intensité.
Les valeurs relatives des deux sollicitations
permettent une représentation de l’une
ou l’autre des situations identifiées dans
les schémas précédents ainsi que beaucoup
d’autres : contrainte axiale maxi de l’ordre
de 3 GigaPascals et pression de confinement
jusqu’à 1 GigaPascal (pression équivalente à
100 km de hauteur d’eau).
Les asservissements hydrauliques de GIGA
pilotent ces deux sollicitations suivant des
rapports de proportionnalité prédéfinis. Les
proportions et performances hors norme de
cette installation résultent de la nécessité
d’appliquer des efforts exceptionnels sur un
spécimen de taille décimétrique.
Ces capacités font de GIGA un outil
unique dans le monde de la recherche
internationale.
Classique : 70 mm x 140 mm
Maximum : 100 mm x 200 mm
1 GPa
13 000 kN
• Hydrostatique
• Oedométrique
• Triaxial
• Proportionnel
• Séquentiel
Instrumentation de
• Capteurs de déplacements
l’éprouvette
• Capteurs de force
• Jauges de déformations
Dimensions de la presse (L, l, h) 4,6 m x 4,6 m x 4,2 m
Masse totale
29 tonnes
Localisation
La machine GIGA est installée dans les
locaux du laboratoire Sols, Solides,
Structures (3S) à Grenoble. Ce laboratoire
est une unité mixte de recherche du CNRS,
de l’Institut National Polytechnique de
Grenoble et de l’Université Joseph Fourier.
GIGA
est une des machines de la
plate-forme d’essais « Géomatériaux
et Risques » au sein de laquelle sont
conduites des expérimentations sur les
sols, les roches et les bétons.
Programmes et équipes de
recherche associés
Le Centre d’Etudes de Gramat, établissement
de la Direction des Centres d’Expertise et
d’Essais de la DGA, poursuit des travaux
sur la vulnérabilité des structures en béton
soumises à des agressions extrêmes telles
que des impacts supersoniques ou des
explosions en champ proche.
Dans le cadre d’un partenariat de recherche
DGA-CNRS-INPG-UJF
portant
sur
la
caractérisation et la modélisation numérique
du comportement des bétons de structure,
la DGA met à la disposition du laboratoire
3S la machine GIGA. Cette thématique est
traitée par le laboratoire 3S au sein de la
fédération de recherche « Risques Naturels
et Vulnérabilité des Ouvrages » (RNVO)
qui rassemble les compétences de neuf
laboratoires Rhône-Alpins dans le domaine
des risques. La fédération RNVO se voit ainsi
dotée d’une des pièces maîtresses de son
dispositif.
CONTACTS
Constructeur
Thiot Ingénierie: [email protected]
Centre dʼEtudes de Gramat (DGA) [email protected]
Fédération de recherche RNVO
[email protected] (04 76 82 51 49)
Laboratoire Sols, Solides, Structures (INPG/ CNRS/UJF)
Domaine universitaire ENSHMG - 1025 rue de la piscine - 38402 Saint Martin d’Hères
Adresse postale : BP 53 - 38041 Grenoble cedex 9
Personnes à contacter :
[email protected] (04 76 82 51 18)
[email protected] (04 76 82 70 44)
[email protected] (04 76 82 86 10)
réalisation Ciel Bleu - mai 2004
Dimensions de l’éprouvette
(diamètre x hauteur)
Confinement actif maximum
Effort axial maximum
Trajets de chargements
possibles