Analyse des contraintes in situ dans les structures en béton armé - Université Savoie Mont Blanc Access content directly
Theses Year : 2021

In situ stress analysis in reinforced concrete structures

Analyse des contraintes in situ dans les structures en béton armé

Abstract

Concrete is the most widely used manufactured material in construction around the world. The recent accidents of reinforced concrete buildings and structures, in France and abroad, show that a massive investment in their maintenance is necessary. This maintenance is all the more necessary that a maximum of these structures, built after the Second World War, are now reaching the end of their life. These disasters, added to the natural risks accentuated by climate change, have created a feeling of insecurity for users and local elected officials. The scientific and technical issue is therefore to help decide on the viability of reinforced concrete structures. This concerns buildings, in particular in the context of energy rehabilitation, but also structures in the context of extending their lifespan. Our study focuses more particularly two mechanical index useful for the diagnosis of reinforced concrete structures: the field of stresses in situ, to control the safe operating of the structure, and the Young's modulus of the material which allow to know the quality of the concrete. The concept retained to determine these two data on site is based, first level, on a local release of stresses which is minimally invasive for the structure. Secondly, the liberated and studied zone is recharged but weakly. This controlled reloading provides the determination of the material's Young's modulus. The identification of constrained and unconstrained states is done using digital image correlation (CIN) techniques specifically developed for these measurements. The experimental challenge lies in the precise determination of the stresses. An accuracy of 1 MPa is necessary for an objective determination of the Young's modulus. Consequently, the precision on the measurement of displacement fields by image correlation is of the order of a micron, which is not usual in civil engineering. In addition, the proposed method being applied in situ, the measurement tools have been developed to meet industrial requirements and standards, which further accentuated the challenge.
Le béton est le matériau manufacturé le plus utilisé dans la construction dans le monde. Les accidents récents de bâtiments et d’ouvrages d’art en béton armé, en France et à l’étranger, montrent qu’un investissement massif dans leurs entretiens est nécessaire. Cet entretien est d’autant plus nécessaire qu’un maximum de ces ouvrages, construits après la seconde guerre mondiale, arrivent aujourd’hui en fin de vie. Ces catastrophes ajoutées aux risques naturels accentués par les changements climatiques, ont créé un sentiment d'insécurité pour les usagers et les élus locaux. La problématique scientifique et technique est donc d'aider à statuer sur la viabilité des structures en béton armé. Cela concerne les bâtiments notamment dans le cadre d’une réhabilitation énergétique mais aussi les ouvrages d’art dans le cadre de la prolongation de leur durée de vie. Notre étude cible plus particulièrement deux indicateurs mécaniques utiles au diagnostic des structures en béton armé : l’état de contrainte in situ, qui permettra de savoir si l’ouvrage fonctionne dans des conditions sécuritaires et le module d’Young du matériau qui permettra de connaitre la qualité du béton. Le concept retenu, afin de déterminer ces deux informations sur site est basé, dans un premier temps, sur une libération locale des contraintes peu invasive pour l’ouvrage. Dans un second temps la zone libérée et étudiée est rechargée mais faiblement. Ce rechargement contrôlé permet d’accéder à la détermination du module d’Young du matériau. L’identification des états contraints et non contraints se fait au moyen des techniques de corrélation d’images numériques (CIN) spécifiquement développées pour ces mesures. Le challenge expérimental réside dans la détermination précise des contraintes structurelles. Une précision de 1 MPa est nécessaire pour une détermination objective du module d’Young. Par conséquent la précision sur la mesure des champs de déplacement par corrélation d’image est de l’ordre du micron ce qui n’est pas courant pour des ouvrages de génie civil. De plus, la méthode proposée étant appliquée in situ, les outils de mesure ont été développés pour satisfaire aux exigences et normes industrielles, ce qui a accentuée encore plus le challenge.
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Origin Version validated by the jury (STAR)

Dates and versions

tel-03600828 , version 1 (07-03-2022)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03600828 , version 1

Cite

Marie Allain. Analyse des contraintes in situ dans les structures en béton armé. Génie civil. Université Savoie Mont Blanc, 2021. Français. ⟨NNT : 2021CHAMA004⟩. ⟨tel-03600828⟩
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