Finite Element Modeling of the Mechanical Behavior of Municipal Solid Waste Incineration Bottom Ash with the Mohr-Coulomb Model
Bottom ash from Municipal Solid Waste Incineration
(MSWI) can be viewed as a typical granular material because these
industrial by-products result from the incineration of various
domestic wastes. MSWI bottom ash is mainly used in road
engineering in substitution of the traditional natural aggregates. As
the characterization of their mechanical behavior is essential in order
to use them, specific studies have been led over the past few years. In
the first part of this paper, the mechanical behavior of MSWI bottom
ash is studied with triaxial tests. After, analysis of the experiment
results, the simulation of triaxial tests is carried out by using the
software package CESAR-LCPC. As the first approach in modeling
of this new class material, the Mohr-Coulomb model was chosen to
describe the evolution of material under the influence of external
mechanical actions.
[1] J. M. Chimenos, A. I. Fernandez, R. Nadal, F. Espiell. Short-term
natural weathering of MSWI bottom ash. Journal of Hazardous
Materials B 2000; 79: 287-299.
[2] M. Arm. Variation in deformation properties of processed MSWI bottom
ash: results from triaxial tests. Waste Management 2004; 24: 1035-1042.
[3] K. O. Joar, G. Elin, M. Amund. Mass-balance estimation of heavy
metals and selected anions at a landfill receiving MSWI bottom ash and
mixed construction wastes. Journal of Hazardous Materials A 2005;
123: 70-75.
[4] Ademe Itom. Les installations de traitement des ordures ménagères
2008.
[5] N. Lapa, R. Barbosa, J. Morais, B. Mendes, J. Méhu, J. F. S. Oliveira.
Ecotoxicological assessment of leachates from MSWI bottom ashes.
Waste Management 2002; 22: 583-593.
[6] Ademe Brgm. Mâchefers d’incinération des ordures ménagères. Etat de
l’art et perspectives 2008.
[7] F. Becquart, F. Bernard, N. E. Abriak, R. Zentar. Monotonic aspects of
the mechnical behaviour of bottom ash grom municipal solid waste
incineration and its potential use for road construction. Waste
Management 2008; 29: 1320-1329.
[8] CESAR-LCPC. CESAR-LCPC, un progiciel de calcul dédié au génie
civil. Bulletin des LPC -256-267 Juillet-Août-Septembre 2005 –RRF;
4573: 7-37.
[9] P. Mestat, P. Humbert. Référentiel de tests pour la vérification de la
programmation des lois de comportement dans les logiciels d’éléments
finis. Bulletins des LPC -230 2001.
[10] J. M. Chimenos, M. Segarra, M. Fernandez, F. Espiell. Characterization
of the bottom ash in municipal solid waste incinerator. Journal of
Hazardous Materials A 1999; 64: 211-222.
[11] R. Ibanez, A. Andrés, J. R. Viguiri, I. Ortiz, J. A. Irabien.
Characterization and management of incinerator wastes. Journal of
Hazardous Materials A 2000; 79: 215-227.
[12] Ademe Itom. Les installations de traitement des ordures ménagères
2004.
[13] Ademe Itom. Les installations de traitement des ordures ménagères
2006.
[14] SETRA-LCPC. Guide technique SETRA D9233-1. Réalisation des
remblais et des couches de forme. Fascicule I.
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[17] P. Evesque. Eléments de mécanique quasi-statique des milieux
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157 pages.
[18] CESAR-LCPC, 2002a. CESAR-LCPC version 4.0, Manuel de référence
du solveur. Lcpc – Itech 2002.
[19] CESAR-LCPC, 2002b. CESAR-LCPC version 4.0, Manuel de référence
CLEO2D. Lcpc – Itech 2002.
[20] F. Becquart. Comportement mécanique au triaxial d'un mâchefer
d'incinération d'ordures ménagères. European journal of environmental
and civil engineering 2008; 2: issue 6.
[21] N. H. Le, N. E. Abriak, C. Binetruy, M. Benzerzour, S. Chaki. The study
of behavior of bottom ash under homogeneous stresses. Determination
of parameters for Nova behavior models. Proceeding of
Euromediterranean Symposium on Advances in Geomaterials and
Structures, Djerba, Tunisia 2010, 653-660.
[22] N. H. Le, N. E. Abriak, M. Benzerzour, C. Binetruy, M. L. Nguyen.
Influence of loading rate on mechanical behaviour of a bottom ashes
from municipal solid waste incineration in a triaxial test. Proceeding of
the Geotechnics for Suitainable Development – Geotec Hanoi 2011,
Vietnam 2011, 651-658.
[23] F. Bernard., N. E. Abriak. Étude physique, géotechnique, et mécanique
d’un mâchefer d’incinération d’ordures ménagères. Journal of catalytic
materials and environment 2003; 1: 9-18.
[24] C. Caroline. Étude expérimentale du gonflement des Mâchefers
d’Incinération d’Ordures Ménagères traités aux liants hydrauliques.
Thèse de doctorat, Université des Sciences et Techniques de Lille 2000;
144 pages.
[25] N. H. Le, N. E. Abriak, M. Benzerzour, C. Binetruy. Comportement
mécanique d'un mâchefer d'incinération d'ordure ménagers. Journal of
catalytic materials and environment 2012; 10: 3-12.
[26] H. Birgisdottir, G. Bhander, M. Z. Hauschild, T. H. Christensen. Life
cycle assessment of disposal of residues from municipal solid waste
incineration: Recycling of bottom ash in road construction or landfilling
in Denmark evaluates in the ROAD-RES model. Waste Management 27
(2007) 75-84.
[27] R. Forteza, M. Far, C. Segui, V. Cerda. Characterization of bottom ash
in municipal solid waste incinerators for its use un road base. Waste
Management 24 (2004) 899-909.
[28] O. Hjelmar. Waste Management in Denmark. Waste Management 1996;
6: 389-394.
[29] J. A. Meima, R. N. J. Comans. Overview of geochemical processes
controlling leaching characteristics of MSWI bottom ash. Waste
Materials in Construction : Putting Theory into Practice 1997. [30] Note SETRA. Note d’information: Utilisation des mâchefers
d’incinération d’ordures ménagères en technique routière. SETRACSTR,
Août 1997.
[31] GTIF. Guide technique pour l’utilisation des matériaux régionaux d’Ilede-
France. Catalogue des structures de chaussées. Décembre 2003.
[32] P. Mestat. Lois de comportement des géomatériaux et modélisation par
la méthode des éléments finis. ERLPC Série géotechnique, ISSN 1157-
3910, mars 1993, 193 pages.
[33] P. Mestat. Méthodologie de détermination des paramètres des lois de
comportement à partir d’essais triaxiaux conventionnels, Rapport
interne LPC, 1990, FAER, 1.16.21.0.
[34] P. Mestat. Étude du comportement des sables sous sollicitations
homogènes. Mémoire de DEA d’Emile Youssef (École Centrale de
Paris) 1992, 169 pages.
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[20] F. Becquart. Comportement mécanique au triaxial d'un mâchefer
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Euromediterranean Symposium on Advances in Geomaterials and
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[22] N. H. Le, N. E. Abriak, M. Benzerzour, C. Binetruy, M. L. Nguyen.
Influence of loading rate on mechanical behaviour of a bottom ashes
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[25] N. H. Le, N. E. Abriak, M. Benzerzour, C. Binetruy. Comportement
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[26] H. Birgisdottir, G. Bhander, M. Z. Hauschild, T. H. Christensen. Life
cycle assessment of disposal of residues from municipal solid waste
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(2007) 75-84.
[27] R. Forteza, M. Far, C. Segui, V. Cerda. Characterization of bottom ash
in municipal solid waste incinerators for its use un road base. Waste
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[28] O. Hjelmar. Waste Management in Denmark. Waste Management 1996;
6: 389-394.
[29] J. A. Meima, R. N. J. Comans. Overview of geochemical processes
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Materials in Construction : Putting Theory into Practice 1997. [30] Note SETRA. Note d’information: Utilisation des mâchefers
d’incinération d’ordures ménagères en technique routière. SETRACSTR,
Août 1997.
[31] GTIF. Guide technique pour l’utilisation des matériaux régionaux d’Ilede-
France. Catalogue des structures de chaussées. Décembre 2003.
[32] P. Mestat. Lois de comportement des géomatériaux et modélisation par
la méthode des éléments finis. ERLPC Série géotechnique, ISSN 1157-
3910, mars 1993, 193 pages.
[33] P. Mestat. Méthodologie de détermination des paramètres des lois de
comportement à partir d’essais triaxiaux conventionnels, Rapport
interne LPC, 1990, FAER, 1.16.21.0.
[34] P. Mestat. Étude du comportement des sables sous sollicitations
homogènes. Mémoire de DEA d’Emile Youssef (École Centrale de
Paris) 1992, 169 pages.
@article{"International Journal of Earth, Energy and Environmental Sciences:71736", author = "Le Ngoc Hung and Abriak Nor Edine and Binetruy Christophe and Benzerzour Mahfoud and Shahrour Isam and Patrice Rivard", title = "Finite Element Modeling of the Mechanical Behavior of Municipal Solid Waste Incineration Bottom Ash with the Mohr-Coulomb Model", abstract = "Bottom ash from Municipal Solid Waste Incineration
(MSWI) can be viewed as a typical granular material because these
industrial by-products result from the incineration of various
domestic wastes. MSWI bottom ash is mainly used in road
engineering in substitution of the traditional natural aggregates. As
the characterization of their mechanical behavior is essential in order
to use them, specific studies have been led over the past few years. In
the first part of this paper, the mechanical behavior of MSWI bottom
ash is studied with triaxial tests. After, analysis of the experiment
results, the simulation of triaxial tests is carried out by using the
software package CESAR-LCPC. As the first approach in modeling
of this new class material, the Mohr-Coulomb model was chosen to
describe the evolution of material under the influence of external
mechanical actions.", keywords = "Bottom ash, granular material, triaxial test,
mechanical behavior, simulation, Mohr-Coulomb model, CESARLCPC.", volume = "9", number = "12", pages = "1384-8", }
