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Accueil > Équipes > Risques, Vulnérabilité des structures et comportement mécanique des matériaux (RV)

Thème 2 : Approches multi-physiques (THM) et effets différés pour l’analyse de la durabilité

Mots clés : Thermomécanique des bétons et des structures, transferts dans les matériaux cimentaires, comportement différé et vieillissement

Chercheurs permanents : J.Baroth, F.Dufour, J.Mazars, C.Rospars, E.Ouedraogo, M.Briffaut.

Doctorants et post-doctorants : M.El Dandachy, Z.Kammouna, M.Tatin, M.Boucher, E.Stavropoulou, A.Llau.

Le comportement des structures en béton en service, et notamment des structures massives (barrages, enceintes de confinement, tunnels), est une problématique importante de par les enjeux sociétaux qui en découlent, mais qui reste complexe. De surcroît, les phénomènes différés (fluages et retraits) et les chargements thermomécaniques perdurent et doivent être pris en compte dans l’analyse de la durabilité et de la sureté des ouvrages tout au long de leur vie.

Les modèles actuels d’endommagement non linéaires du béton (locaux et/ou non locaux) permettent de caractériser de manière satisfaisante le comportement global d’un ouvrage en béton ou en béton armé. De nouveaux modèles (le MU modèle et le modèle non local basé sur l’état de contraintes) ont récemment été mise au point permettant une description des phénomènes de fissuration (trajet et ouverture de fissure) plus précise assurant une prédiction des phénomènes de transferts réaliste. Toutefois, l’obtention de données locales sur la fissuration (espacement, ouvertures et profondeur des fissures) reste délicate dès lors que la liaison acier/béton intervient dans le fonctionnement de l’ouvrage. Un travail récent a permis d’améliorer la compréhension du fonctionnement de cette liaison à travers la mise en place d’une instrumentation innovante par l’utilisation de fibres optiques. L’application à une structure en béton armé de grande taille reste l’un des objectifs des études futures. Néanmoins, les données sur la fissuration locale, comme celle sur l’endommagement sont sensibles à la variabilité des paramètres matériaux, mécanique ou géométrique. Des études probabilistes ont mis en évidence la sensibilité aux paramètres à l’échelle millimétrique, puis à l ‘échelle métrique. Toutefois, la propagation des incertitudes dans les différentes échelles d’intérêt, du matériau à la structure, reste un verrou scientifique à développer.

La problématique du comportement des bétons au feu est un champ de recherche important car les règles de calcul proposées dans ce cadre par l’Eurocode 2 sont jugées insuffisantes par les praticiens. Pour répondre aux questions posées par cette problématique, une approche expérimentale de caractérisation mécanique et d’investigation microstructurale est utilisée montrant notamment l’efficacité exceptionnelle des fibres de polypropylène dans la réduction voire la suppression des instabilités thermiques.

Parallèlement aux approches « macroscopiques », l’équipe RV développe actuellement des simulations à l’échelle mésoscopique afin d’étudier le comportement thermo-hydro-mécanique du béton. En effet, que ce soit au jeune âge ou pour l’analyse du comportement différé du béton, les auto-contraintes et la microfissuration du béton proviennent essentiellement du comportement différentiel entre la pâte de ciment et les granulats. Cette approche mésoscopique sera étendue pour l’étude des phénomènes de transferts ou du comportement à hautes températures

L’analyse de la pérennité des structures en service peut également être réalisée directement à partir de données d’auscultation (mesures in situ sur des ouvrages durant plusieurs décennies). En effet, la composante irréversible des déformations renseigne sur l’état de santé de l’ouvrage. L’interprétation des mesures devient délicate lorsque la quantité des données devient insuffisante ou lorsque les conditions environnementales s’écartent des conditions « normales ». Par le biais de maquettes numériques d’ouvrage en béton, l’équipe RV étudie le comportement thermo-hydro-mécanique de structures réelles