structurales en béton : Comportement des réparations ?· Caractérisation des matériaux Systèmes…

  • Published on
    14-Sep-2018

  • View
    212

  • Download
    0

Transcript

Comportement des rparations Comportement des rparations structurales en bton :structurales en bton :Couplage des effets hydriques et mcaniquesCouplage des effets hydriques et mcaniquesCCssC.R.I.B.Comportement des rparations Comportement des rparations structurales en bton :structurales en bton :Couplage des effets hydriques et mcaniquesCouplage des effets hydriques et mcaniquesLaurent Laurent MolezMolezDenis BeauprDenis BeauprYves Yves BerthaudBerthaudBenot Benot BissonnetteBissonnetteCCssC.R.I.B.Contexte industrielContexte industriel Un grand nombre douvrage Un grand nombre douvrage dgradsdgrads Des cots importantsDes cots importants Prs de la moiti de lactivit dans le Prs de la moiti de lactivit dans le secteur des travaux publicsecteur des travaux public Peu dexpertise dans les techniques Peu dexpertise dans les techniques et les matriaux et les matriaux pourpour les les rparationsrparationsPlan de la prsentationPlan de la prsentation Mise en contexteMise en contexte Concept dune rparation mince ancreConcept dune rparation mince ancre Rcapitulatif des mcanismes physiquesRcapitulatif des mcanismes physiques Retrait endogne et de schageRetrait endogne et de schage Comportement viscolastique du btonComportement viscolastique du bton tude exprimentaletude exprimentale Caractrisation des btons utilissCaractrisation des btons utiliss Rparations soumises au schageRparations soumises au schage Rparation soumises au schage et un chargement mcaniqueRparation soumises au schage et un chargement mcanique ModlisationModlisation Description des modlesDescription des modles Identification et validationIdentification et validation tude dinfluencetude dinfluence ConclusionsConclusionsObjectifs principauxObjectifs principaux Comprhension du comportement court terme et long terme Comprhension du comportement court terme et long terme des rparations structurales en btondes rparations structurales en bton Consquences / influence du retrait et du fluageConsquences / influence du retrait et du fluage Quels types de dgradations peutQuels types de dgradations peut--on observer ?on observer ? Capacit portante des lments rparsCapacit portante des lments rparsConcept dune rparation mince ancreConcept dune rparation mince ancre Systme de rparationSystme de rparation valuer les sollicitationsvaluer les sollicitations McaniquesMcaniques (chargement mcanique)(chargement mcanique) HydriquesHydriques (schage, cycle de mouillage / schage, )(schage, cycle de mouillage / schage, ) Thermiques (hydratation, soleil, ) Thermiques (hydratation, soleil, ) valuer les besoins (durabilit, tanchit, esthtisme, )valuer les besoins (durabilit, tanchit, esthtisme, )((EmmonsEmmons 1993)1993)Concept dune rparation mince ancreConcept dune rparation mince ancre Systme de rparationSystme de rparation valuer les sollicitationsvaluer les sollicitations McaniquesMcaniques (chargement mcanique)(chargement mcanique) HydriquesHydriques (schage, cycle de mouillage / schage, )(schage, cycle de mouillage / schage, ) Thermiques (hydratation, soleil, ) Thermiques (hydratation, soleil, ) valuer les besoins (durabilit, tanchit, esthtisme, )valuer les besoins (durabilit, tanchit, esthtisme, )((EmmonsEmmons 1993)1993)Concept dune rparation mince ancreConcept dune rparation mince ancre Une Une structurestructure constitue de deux couches de bton :constitue de deux couches de bton : Vieux bton : un matriau quasi stable dans le tempsVieux bton : un matriau quasi stable dans le temps Nouveau bton : un Nouveau bton : un matriau volutifmatriau volutif dans le tempsdans le tempsNouveau Nouveau btonbtonVieuxVieux btonbtonConcept dune rparation mince ancreConcept dune rparation mince ancre Une Une structurestructure constitue de deux couches de bton :constitue de deux couches de bton : Vieux bton : un matriau quasi stable dans le tempsVieux bton : un matriau quasi stable dans le temps Nouveau bton : un Nouveau bton : un matriau volutifmatriau volutif dans le tempsdans le tempsNouveau Nouveau btonbtonVieuxVieux btonbtonConcept dune rparation mince ancreConcept dune rparation mince ancre Une Une structurestructure constitue de deux couches de bton :constitue de deux couches de bton : Vieux bton : un matriau quasi stable dans le tempsVieux bton : un matriau quasi stable dans le temps Nouveau bton : un Nouveau bton : un matriau volutifmatriau volutif dans le tempsdans le tempsNouveau Nouveau btonbtonVieuxVieux btonbtonSchageSchageConcept dune rparation mince ancreConcept dune rparation mince ancre Une Une structurestructure constitue de deux couches de bton :constitue de deux couches de bton : Vieux bton : un matriau quasi stable dans le tempsVieux bton : un matriau quasi stable dans le temps Nouveau bton : un Nouveau bton : un matriau volutifmatriau volutif dans le tempsdans le tempsNouveau Nouveau btonbtonVieuxVieux btonbtonSchageSchageretraitretraitConcept dune rparation mince ancreConcept dune rparation mince ancre Une Une structurestructure constitue de deux couches de bton :constitue de deux couches de bton : Vieux bton : un matriau quasi stable dans le tempsVieux bton : un matriau quasi stable dans le temps Nouveau bton : un Nouveau bton : un matriau volutifmatriau volutif dans le tempsdans le tempsNouveau Nouveau btonbtonVieuxVieux btonbtonSchageSchageretraitretraitConcept dune rparation mince ancreConcept dune rparation mince ancre Une Une structurestructure constitue de deux couches de bton :constitue de deux couches de bton : Vieux bton : un matriau quasi stable dans le tempsVieux bton : un matriau quasi stable dans le temps Nouveau bton : un Nouveau bton : un matriau volutifmatriau volutif dans le tempsdans le tempsNouveau Nouveau btonbtonVieuxVieux btonbtonSchageSchageretraitretraitChargementChargementConcept dune rparation mince ancreConcept dune rparation mince ancre Une Une structurestructure constitue de deux couches de bton :constitue de deux couches de bton : Vieux bton : un matriau quasi stable dans le tempsVieux bton : un matriau quasi stable dans le temps Nouveau bton : un Nouveau bton : un matriau volutifmatriau volutif dans le tempsdans le tempsNouveau Nouveau btonbtonVieuxVieux btonbtonSchageSchageretraitretraitChargementChargementViscolasticitViscolasticitFissurationFissurationInterfaceInterfaceConcept dune rparation mince ancreConcept dune rparation mince ancre Une Une structurestructure constitue de deux couches de bton :constitue de deux couches de bton : Vieux bton : un matriau quasi stable dans le tempsVieux bton : un matriau quasi stable dans le temps Nouveau bton : un Nouveau bton : un matriau volutifmatriau volutif dans le tempsdans le tempsNouveau Nouveau btonbtonVieuxVieux btonbtonSchageSchageretraitretraitChargementChargementViscolasticitViscolasticitFissurationFissurationInterfaceInterfaceTTConcept dune rparation mince ancreConcept dune rparation mince ancre Une Une structurestructure constitue de deux couches de bton :constitue de deux couches de bton : Vieux bton : un matriau quasi stable dans le tempsVieux bton : un matriau quasi stable dans le temps Nouveau bton : un Nouveau bton : un matriau volutifmatriau volutif dans le tempsdans le tempsNouveau Nouveau btonbtonVieuxVieux btonbtonSchageSchageretraitretraitChargementChargementViscolasticitViscolasticitFissurationFissurationInterfaceInterfaceTTConcept dune rparation mince ancreConcept dune rparation mince ancre Une Une structurestructure constitue de deux couches de bton :constitue de deux couches de bton : Vieux bton : un matriau quasi stable dans le tempsVieux bton : un matriau quasi stable dans le temps Nouveau bton : un Nouveau bton : un matriau volutifmatriau volutif dans le tempsdans le tempsNouveau Nouveau btonbtonVieuxVieux btonbtonSchageSchageretraitretraitChargementChargementViscolasticitViscolasticitFissurationFissurationInterfaceInterfaceTTMcanismes physiquesMcanismes physiques Hydratation : le matHydratation : le matriau est en continuelle riau est en continuelle volutionvolution volution des proprivolution des propritts ms mcaniquescaniques Structure poreuse Structure poreuse multimulti--chelle : pores de gel (10chelle : pores de gel (10--1010 m) et pores m) et pores capillaires (10capillaires (10--99 1010--66 m)m) Eau liEau lie chimiquement, eau adsorbe chimiquement, eau adsorbe et eau libree et eau libre Le retrait endogne Le retrait endogne consconsquence de lquence de lhydratation (autohydratation (auto--dessiccation, dessiccation, exothermieexothermie, gonflement chimique), gonflement chimique) Comportement mComportement mcanique quasicanique quasi--fragilefragileMcanismes physiquesMcanismes physiques Le retrait de sLe retrait de schagechage Variation de volume lors de la dessiccation du matVariation de volume lors de la dessiccation du matriauriau Plusieurs mPlusieurs mcanismes physiques :canismes physiques : condensation capillaire ;condensation capillaire ; tension superficielle ;tension superficielle ; zone dzone dadsorption gadsorption gnne.e. La dformation de retrait peut tre relie la variation de tenLa dformation de retrait peut tre relie la variation de teneur en eur en eau ou dhumidit relativeeau ou dhumidit relativeDformationtempsRetrait de schageRetrait de schagePerte de massePerte de masse m/mMcanismes physiquesMcanismes physiques Comportement viscolastique du bton Comportement viscolastique du bton fluage : variation de la dformation sous contrainte constantefluage : variation de la dformation sous contrainte constante relaxation : variation de la contrainte sous dformation constanrelaxation : variation de la contrainte sous dformation constanteteDformationtempsContrainteMcanismes physiquesMcanismes physiques Comportement viscolastique du bton Comportement viscolastique du bton fluage : variation de la dformation sous contrainte constantefluage : variation de la dformation sous contrainte constante relaxation : variation de la contrainte sous dformation constanrelaxation : variation de la contrainte sous dformation constanteteDformationtempsContrainteMcanismes physiquesMcanismes physiques Comportement viscolastique du bton Comportement viscolastique du bton fluage : variation de la dformation sous contrainte constantefluage : variation de la dformation sous contrainte constante relaxation : variation de la contrainte sous dformation constanrelaxation : variation de la contrainte sous dformation constanteteDformationtempsContrainteFluage propreFluage propreMcanismes physiquesMcanismes physiques Comportement viscolastique du bton Comportement viscolastique du bton fluage : variation de la dformation sous contrainte constantefluage : variation de la dformation sous contrainte constante relaxation : variation de la contrainte sous dformation constanrelaxation : variation de la contrainte sous dformation constanteteDformationtempsContrainteFluage propreFluage propreMcanismes physiquesMcanismes physiques Comportement viscolastique du bton Comportement viscolastique du bton fluage : variation de la dformation sous contrainte constantefluage : variation de la dformation sous contrainte constante relaxation : variation de la contrainte sous dformation constanrelaxation : variation de la contrainte sous dformation constanteteDformationtempsContrainteFluage propreFluage propreFluage propre + fluage de schageFluage propre + fluage de schageDformatiMcanismes physiquesMcanismes physiques Comportement viscolastique du bton Comportement viscolastique du bton Deux mcanismes principaux suppossDeux mcanismes principaux supposs MicroMicro--diffusion diffusion dans lespace capillaire (court terme)dans lespace capillaire (court terme) CisaillementCisaillement des feuillets de CSH (long terme)des feuillets de CSH (long terme) Mcanismes indirectsMcanismes indirects Granulats, fissurationGranulats, fissurationMcanismes physiquesMcanismes physiques Comportement viscolastique du bton Comportement viscolastique du bton Deux mcanismes principaux suppossDeux mcanismes principaux supposs MicroMicro--diffusion diffusion dans lespace capillaire (court terme)dans lespace capillaire (court terme) CisaillementCisaillement des feuillets de CSH (long terme)des feuillets de CSH (long terme) Mcanismes indirectsMcanismes indirects Granulats, fissurationGranulats, fissuration Peuvent contribuer de faon importante au fluage en tractionPeuvent contribuer de faon importante au fluage en tractionMcanismes physiquesMcanismes physiques Le retrait de schage est un paramtre fortement prjudiciable Le retrait de schage est un paramtre fortement prjudiciable pour les rparations pour les rparations (Saucier 1991, (Saucier 1991, BissonnetteBissonnette 1996, Laurence 2001, 1996, Laurence 2001, EmmonsEmmons, 1993, 1993)) Le fluage en traction peut tre un paramtre positifLe fluage en traction peut tre un paramtre positiftempsContrainte (MPa)Rsistance la tractionRsistance la tractionretraitEncastrement EncastrementBton jeuneRuptureMcanismes physiquesMcanismes physiques Le retrait de schage est un paramtre fortement prjudiciable Le retrait de schage est un paramtre fortement prjudiciable pour les rparations pour les rparations (Saucier 1991, (Saucier 1991, BissonnetteBissonnette 1996, Laurence 2001, 1996, Laurence 2001, EmmonsEmmons, 1993, 1993)) Le fluage en traction peut tre un paramtre positifLe fluage en traction peut tre un paramtre positiftempsContrainte (MPa)Rsistance la tractionRsistance la tractionretraitEncastrement EncastrementBton jeuneRuptureRuptureMcanismes physiquesMcanismes physiques Le retrait de schage est un paramtre fortement prjudiciable Le retrait de schage est un paramtre fortement prjudiciable pour les rparations pour les rparations (Saucier 1991, (Saucier 1991, BissonnetteBissonnette 1996, Laurence 2001, 1996, Laurence 2001, EmmonsEmmons, 1993, 1993)) Le fluage en traction peut tre un paramtre positifLe fluage en traction peut tre un paramtre positiftempsContrainte (MPa)Rsistance la tractionRsistance la tractionretraitEncastrement EncastrementBton jeuneConditions de restreinteConditions de restreinteRuptureRuptureMcanismes physiquesMcanismes physiques Le retrait de schage est un paramtre fortement prjudiciable Le retrait de schage est un paramtre fortement prjudiciable pour les rparations pour les rparations (Saucier 1991, (Saucier 1991, BissonnetteBissonnette 1996, Laurence 2001, 1996, Laurence 2001, EmmonsEmmons, 1993, 1993)) Le fluage en traction peut tre un paramtre positifLe fluage en traction peut tre un paramtre positiftempsContrainte (MPa)Rsistance la tractionRsistance la tractionretraitEncastrement EncastrementBton jeuneFluageFluageConditions de restreinteConditions de restreinteRsistance la tractionRsistance la tractionRupturetude exprimentaletude exprimentaleCaractrisation des matriauxCaractrisation des matriaux Systmes de rparationSystmes de rparation Poutre en bton arm de 4m de longueurPoutre en bton arm de 4m de longueur Rparation en zone tendueRparation en zone tendue Suppression du vieux bton sur 75 mm de profondeurSuppression du vieux bton sur 75 mm de profondeur Finition au Finition au jet de sable jet de sable 6 matriaux tests afin de faire varier lamplitude du retrait e6 matriaux tests afin de faire varier lamplitude du retrait et du t du fluagefluage Bton ordinaireBton ordinaire Bton ordinaire avec agent rducteur de retraitBton ordinaire avec agent rducteur de retrait Bton autoBton auto--plaantplaant Bton autoBton auto--plaant faible teneur en cimentplaant faible teneur en ciment Bton projet par voie scheBton projet par voie sche Bton projet par voie humideBton projet par voie humideCaractrisation des matriauxCaractrisation des matriaux Systmes de rparationSystmes de rparation Poutre en bton arm de 4m de longueurPoutre en bton arm de 4m de longueur Rparation en zone tendueRparation en zone tendue Suppression du vieux bton sur 75 mm de profondeurSuppression du vieux bton sur 75 mm de profondeur Finition au Finition au jet de sable jet de sable 6 matriaux tests afin de faire varier lamplitude du retrait e6 matriaux tests afin de faire varier lamplitude du retrait et du t du fluagefluage Bton ordinaireBton ordinaire Bton ordinaire avec agent rducteur de retraitBton ordinaire avec agent rducteur de retrait Bton autoBton auto--plaantplaant Bton autoBton auto--plaant faible teneur en cimentplaant faible teneur en ciment Bton projet par voie scheBton projet par voie sche Bton projet par voie humideBton projet par voie humideBBton ordinaireton ordinaireBBton ordinaire avec agent rton ordinaire avec agent rducteur de retraitducteur de retraitBBton autoton auto--plaplaantantBBton autoton auto--plaplaant ant faible teneur en cimentfaible teneur en cimentBBton projetton projet par voie spar voie schecheBBton projetton projet par voie humidepar voie humideCaractrisation des matriauxCaractrisation des matriaux Des proprits mcaniques semblablesDes proprits mcaniques semblables E/C=0,40E/C=0,40 Variation de la teneur en pteVariation de la teneur en pte42424,34,3BPsBPs22224,34,3BPhBPh35353,53,5BAPftcBAPftc35354,04,0BAPBAP29292,82,8BOarrBOarr33333,63,6BOBOEE28 28 ((GPaGPa))fft28 t28 ((MPaMPa))010203040500 5 10 15 20 25 30BOBOarrBAPBAPftcBPsBPhAge (jours)Rsistance en compression - f c (MPa)Caractrisation des matriauxCaractrisation des matriaux Des proprits hydriques diffrentesDes proprits hydriques diffrentes0501001502002503003504000 20 40 60 80 100 120BOBOarrBAPBAPftcAge (jours)Retrait endogne - re ( m/m)020040060080010000 50 100 150 200 250 300 350 400BOBOarrBAPBAPftcAge (jours)Retrait de schage - rs ( m/m)0200400600800100012000 50 100 150 200 250 300 350 400BOBOarrBAPBAPftcBPsBPhAge (jours)Retrait total - r ( m/m)00.511.522.50 50 100 150 200 250 300 350 400BOBOarrBAPBAPftcBPsBPhAge (jours)Perte de masse (%)Caractrisation des matriauxCaractrisation des matriaux Un comportement viscolastique diffrentUn comportement viscolastique diffrent Mesure du fluage en Mesure du fluage en traction traction sur des prouvettes cylindriques et sur des prouvettes cylindriques et paralllpipdique.paralllpipdique.-800-600-400-20002004000 30 60 90 120 150Temps (d)prouvettes chargestmoins non chargsdf. elastique + fluage180Dformation (x106 )Caractrisation des matriauxCaractrisation des matriaux Un comportement viscolastique diffrentUn comportement viscolastique diffrent Mesure du fluage en Mesure du fluage en traction traction sur des prouvettes cylindriques et sur des prouvettes cylindriques et paralllpipdique.paralllpipdique.-800-600-400-20002004000 30 60 90 120 150Temps (d)prouvettes chargestmoins non chargsdf. elastique + fluage180Dformation (x106 )prouvettes chargestmoins non chargsdf. elastique + fluageCaractrisation des matriauxCaractrisation des matriaux Un comportement viscolastique diffrentUn comportement viscolastique diffrent Mesure du fluage en Mesure du fluage en traction traction sur des prouvettes cylindriques et sur des prouvettes cylindriques et paralllpipdique.paralllpipdique.-800-600-400-20002004000 30 60 90 120 150Temps (d)prouvettes chargestmoins non chargsdf. elastique + fluage180Dformation (x106 )prouvettes chargestmoins non chargsdf. elastique + fluageprouvettes chargestmoins non chargsdf. elastique + fluageCaractrisation des matriauxCaractrisation des matriaux Un comportement viscolastique diffrentUn comportement viscolastique diffrent Mesure du fluage en Mesure du fluage en traction traction sur des prouvettes cylindriques et sur des prouvettes cylindriques et paralllpipdique.paralllpipdique.-800-600-400-20002004000 30 60 90 120 150Temps (d)prouvettes chargestmoins non chargsdf. elastique + fluage180Dformation (x106 )prouvettes chargestmoins non chargsdf. elastique + fluageprouvettes chargestmoins non chargsdf. elastique + fluageCaractrisation des matriauxCaractrisation des matriaux Fluage spcifique allant de 50 250 Fluage spcifique allant de 50 250 m/m/m/m/MPaMPa0501001502002503000 40 80 120 160BOBAPftcBAPBPsBPhFluage total spcifique (m/m/MPa)Temps (jours)Essai dEssai dbutant butant 7 jours7 jours0,50 0,50 ffttRparations soumises au schageRparations soumises au schage Proposition dun indice de convenance du systme de Proposition dun indice de convenance du systme de rparation (rparation (BissonnetteBissonnette 1996)1996) La rparation est soumise une dformation de retrait La rparation est soumise une dformation de retrait Une part de cette dformation est bloque et gnre des Une part de cette dformation est bloque et gnre des contraintes contraintes Le coefficient Le coefficient peut tre peut tre calculcalcul partir des quations de la partir des quations de la rsistance des matriaux (rsistance des matriaux (BissonnetteBissonnette 1996 ; Bernard 2000)1996 ; Bernard 2000) En rponse la structure se dformeEn rponse la structure se dformede faon lastique et viscolastique de faon lastique et viscolastique SSil y a rupture il y a rupture Lindice de convenance :Lindice de convenance :Rparations soumises au schageRparations soumises au schage Suivi de la fissuration au cours du tempsSuivi de la fissuration au cours du temps01020304050600 30 60 90 120 150 180BOBOarrBAPBAPftcBPsBPhTemps (jours)Ouverture moyenne de fissure ( m)1,311,310,780,780,810,81kkcc0,570,570,560,560,540,541001001701704040280280650650325325BOBOBAPBAPBPsBPsFluageFluageRetraitRetrait1,311,310,780,780,810,81kkcc0,570,570,560,560,540,541001001701704040280280650650325325BOBOBAPBAPBPsBPsFluageFluageRetraitRetrait 28 joursRparations soumises au schageRparations soumises au schage Suivi de la fissuration au cours du tempsSuivi de la fissuration au cours du temps01020304050600 30 60 90 120 150 180BOBOarrBAPBAPftcBPsBPhTemps (jours)Ouverture moyenne de fissure ( m)1,311,310,780,780,810,81kkcc0,570,570,560,560,540,541001001701704040280280650650325325BOBOBAPBAPBPsBPsFluageFluageRetraitRetrait1,311,310,780,780,810,81kkcc0,570,570,560,560,540,541001001701704040280280650650325325BOBOBAPBAPBPsBPsFluageFluageRetraitRetrait 28 joursPlus le retrait est faible, plus la fissuration est faiblePlus le retrait est faible, plus la fissuration est faibleRparations soumises au schageRparations soumises au schage Suivi de la fissuration au cours du tempsSuivi de la fissuration au cours du temps01020304050600 30 60 90 120 150 180BOBOarrBAPBAPftcBPsBPhTemps (jours)Ouverture moyenne de fissure ( m)1,311,310,780,780,810,81kkcc0,570,570,560,560,540,541001001701704040280280650650325325BOBOBAPBAPBPsBPsFluageFluageRetraitRetrait1,311,310,780,780,810,81kkcc0,570,570,560,560,540,541001001701704040280280650650325325BOBOBAPBAPBPsBPsFluageFluageRetraitRetrait 28 joursPlus le retrait est faible, plus la fissuration est faiblePlus le retrait est faible, plus la fissuration est faibleUn fluage important permet de rduire cette fissurationUn fluage important permet de rduire cette fissurationRparations soumises au schageRparations soumises au schage Suivi de la fissuration au cours du tempsSuivi de la fissuration au cours du temps01020304050600 30 60 90 120 150 180BOBOarrBAPBAPftcBPsBPhTemps (jours)Ouverture moyenne de fissure ( m)1,311,310,780,780,810,81kkcc0,570,570,560,560,540,541001001701704040280280650650325325BOBOBAPBAPBPsBPsFluageFluageRetraitRetrait1,311,310,780,780,810,81kkcc0,570,570,560,560,540,541001001701704040280280650650325325BOBOBAPBAPBPsBPsFluageFluageRetraitRetrait 28 joursPlus le retrait est faible, plus la fissuration est faiblePlus le retrait est faible, plus la fissuration est faibleUn fluage important permet de rduire cette fissurationUn fluage important permet de rduire cette fissurationMme avec un fort fluage, si le retrait est lev la fissurationMme avec un fort fluage, si le retrait est lev la fissurationne peut tre vitene peut tre viteRparations soumises au schage et un Rparations soumises au schage et un chargement mcaniquechargement mcanique Chargement 4 points de longue dureChargement 4 points de longue dureChargement Chargement 33% de 33% de PultPult Chargement Chargement 66% de 66% de PultPult0501001502000 30 60 90 120 150 180BOBAPBAPftcBPhTemps (jours)Ouverture moyenne de fissure ( m)0501001502000 30 60 90 120 150 180BOBAPBAPftcBPhTemps (jours)Ouverture moyenne de fissure ( m)volution non ngligeable de la fissuration au cours du tempsOrdre de grandeur semblable la fissuration des tmoinsRparations soumises au schage et un Rparations soumises au schage et un chargement mcaniquechargement mcanique volution de la flche au cours du tempsvolution de la flche au cours du temps Consquence du retrait (fissuration) et du Consquence du retrait (fissuration) et du fluagefluage Analyse de cintique de fissuration :Analyse de cintique de fissuration : Si fluage Si fluage alors fissuration alors fissuration Le fluage en traction peut avoir un effet Le fluage en traction peut avoir un effet structurel non ngligeable structurel non ngligeable (flche, fissuration)(flche, fissuration) Confirm par ltude numriqueConfirm par ltude numrique-14-12-10-8-6-4-200 50 100 150 200 250 300 350BAP33aBAP33bBAP66BAPftc33aBAPftc33bBAPftc66Flche (mm)Temps de chargement (jours)Rparations soumises au schage et un Rparations soumises au schage et un chargement mcaniquechargement mcanique Comportement monolithique des poutres rpares :Comportement monolithique des poutres rpares : Le suivi des dformations dans une section ne montre pas de Le suivi des dformations dans une section ne montre pas de comportement particulier linterfacecomportement particulier linterface Comportement la rupture :Comportement la rupture : Essai jusqu ruptureEssai jusqu rupture Suivi des dformations dans une sectionSuivi des dformations dans une section pas de rupture suspectepas de rupture suspecte Pas de dlaminagePas de dlaminage Pas de perte de rsistance ou de ductilitPas de perte de rsistance ou de ductilit Interface :Interface : Hypothse dune interface parfaiteHypothse dune interface parfaite 04080120160200240280-1000 -500 0 500 1000BAP - M=0,33Mult0 jours56 jours320 joursPosition (mm)Dformation (10-6)04080120160200240280-1000 -500 0 500 1000BAP - M=0,33Mult0 jours56 jours320 joursPosition (mm)Dformation (10-6)Rparations soumises au schage et un Rparations soumises au schage et un chargement mcaniquechargement mcanique Comportement monolithique des poutres rpares :Comportement monolithique des poutres rpares : Le suivi des dformations dans une section ne montre pas de Le suivi des dformations dans une section ne montre pas de comportement particulier linterfacecomportement particulier linterface Comportement la rupture :Comportement la rupture : Essai jusqu ruptureEssai jusqu rupture Suivi des dformations dans une sectionSuivi des dformations dans une section pas de rupture suspectepas de rupture suspecte Pas de dlaminagePas de dlaminage Pas de perte de rsistance ou de ductilitPas de perte de rsistance ou de ductilit Interface :Interface : Hypothse dune interface parfaiteHypothse dune interface parfaite-40-35-30-25-20-15-10-500 10 20 30 40 50BAPBAP-0BAP-66Charge (kN)Flche (mm)tude numriquetude numriqueDescription des modlesDescription des modles Approche phnomnologiqueApproche phnomnologique La description des processus physiques nest pas forcement exactLa description des processus physiques nest pas forcement exactee Les consquences macroscopiques sont reproduitesLes consquences macroscopiques sont reproduites Phnomnes dcrits :Phnomnes dcrits : Consquences de la structuration du btonConsquences de la structuration du bton Mcanismes de transport hydriqueMcanismes de transport hydrique Variations dimensionnelles induitesVariations dimensionnelles induites Comportement mcanique du bton (fissuration et viscolasticit)Comportement mcanique du bton (fissuration et viscolasticit)Description des modlesDescription des modles Structuration du bton Structuration du bton volution des rvolution des rsistancessistances Hypothse : leffet de la temprature est ngligeable dans ce caHypothse : leffet de la temprature est ngligeable dans ce cas s dtudedtude Retrait endogne : utilisation des courbes exprimentalesRetrait endogne : utilisation des courbes exprimentales Retrait de schageRetrait de schage Hypothse : isotherme de dsorption linaire pour des Hypothse : isotherme de dsorption linaire pour des humidits relatives comprises entre 0,5 et 0,95humidits relatives comprises entre 0,5 et 0,95(Ulm 1999)(Ulm 1999)Description des modlesDescription des modles Dcrire le transport de l'eau dans la matrice solideDcrire le transport de l'eau dans la matrice solide( )vl JJdivtw +=Description des modlesDescription des modles Dcrire le transport de l'eau dans la matrice solideDcrire le transport de l'eau dans la matrice solide( )vl JJdivtw += Isotherme dedsorptiondwkdH =Description des modlesDescription des modles Dcrire le transport de l'eau dans la matrice solideDcrire le transport de l'eau dans la matrice solide( )vl JJdivtw += Isotherme dedsorptiondwkdH =Loi de DarcyLoi de Kelvin( )HgradJ =Description des modlesDescription des modles Dcrire le transport de l'eau dans la matrice solideDcrire le transport de l'eau dans la matrice solide( )vl JJdivtw += Isotherme dedsorptiondwkdH =Loi de DarcyLoi de Kelvin( )HgradJ =Loi de FickLoi des gaz parfaitsDescription des modlesDescription des modles Dcrire le transport de l'eau dans la matrice solideDcrire le transport de l'eau dans la matrice solide( )vl JJdivtw += Isotherme dedsorptiondwkdH =Loi de DarcyLoi de Kelvin( )HgradJ =Loi de FickLoi des gaz parfaits( ))( HgraddivktH =gDescription des modlesDescription des modles Dcrire le transport de l'eau dans la matrice solideDcrire le transport de l'eau dans la matrice solide( )vl JJdivtw += Isotherme dedsorptiondwkdH =Loi de DarcyLoi de Kelvin( )HgradJ =Loi de FickLoi des gaz parfaits( ))( HgraddivktH =g( ))( )( HgradHDdivtH =Description des modlesDescription des modles Comportement viscolastiqueComportement viscolastique Thorie de la viscolasticit linaire vieillissanteThorie de la viscolasticit linaire vieillissante J(tJ(t00,t),t) fonction de retard vieillissantefonction de retard vieillissante Dcomposition en srie de DirichletDcomposition en srie de Dirichlet Fluage de schageFluage de schage Terme additionnel dpendant de lhumiditTerme additionnel dpendant de lhumiditet de la contrainte appliqueet de la contrainte applique((SalenonSalenon 1993)1993)((BazantBazant 1988)1988)((BazantBazant et et ChernChern 1985, 1985, Bazant Bazant 1988 )1988 )Description des modlesDescription des modles Comportement Comportement endommageableendommageable du btondu bton Partition des dformationsPartition des dformations Thorie de lendommagement (non local)Thorie de lendommagement (non local)((MazarsMazars 1984, 1984, Pijaudier Pijaudier 1987 )1987 )Description des modlesDescription des modles Armatures mtalliquesArmatures mtalliques Comportement plastique parfaitComportement plastique parfait Interface parfaiteInterface parfaite Interface bton vieux / bton jeuneInterface bton vieux / bton jeune Interface parfaiteInterface parfaite Ces diffrents modles sont incorpors dans un code aux lmentsCes diffrents modles sont incorpors dans un code aux lmentsfinis CAST3M (CEA)finis CAST3M (CEA)Identification et validationIdentification et validation Phase didentificationPhase didentification Modlisation des essais de caractrisationModlisation des essais de caractrisation Obtention des paramtres du modleObtention des paramtres du modleIdentification et validationIdentification et validation Phase didentificationPhase didentification Modlisation des essais de caractrisationModlisation des essais de caractrisation Obtention des paramtres du modleObtention des paramtres du modleIdentification et validationIdentification et validation Phase didentificationPhase didentification Modlisation des essais de caractrisationModlisation des essais de caractrisation Obtention des paramtres du modleObtention des paramtres du modleIdentification et validationIdentification et validation Phase didentificationPhase didentification Modlisation des essais de caractrisationModlisation des essais de caractrisation Obtention des paramtres du modleObtention des paramtres du modleIdentification et validationIdentification et validation Phase didentificationPhase didentification Modlisation des essais de caractrisationModlisation des essais de caractrisation Obtention des paramtres du modleObtention des paramtres du modleContraintes planesContraintes planesIdentification et validationIdentification et validation Phase didentificationPhase didentification Modlisation des essais de caractrisationModlisation des essais de caractrisation Obtention des paramtres du modleObtention des paramtres du modleContraintes planesContraintes planes051015202530350 20 40 60 80 100Exprimental 1 - cure 3 joursExprimental 2 - cure 3 joursExprimental 3 - cure 3 joursExprimental 4 - cure 3 joursModleTemps de schage (jours)Perte de masse (% d'eau libre)Identification et validationIdentification et validation Phase didentificationPhase didentification Modlisation des essais de caractrisationModlisation des essais de caractrisation Obtention des paramtres du modleObtention des paramtres du modleContraintes planesContraintes planes051015202530350 20 40 60 80 100Exprimental 1 - cure 3 joursExprimental 2 - cure 3 joursExprimental 3 - cure 3 joursExprimental 4 - cure 3 joursModleTemps de schage (jours)Perte de masse (% d'eau libre)-700-600-500-400-300-200-10000 50 100 150 200 250 300 350Modle - cure de 3 joursModle - cure de 28 joursExprimental 1 - cure de 3 joursExprimental 2 - cure de 3 joursTemps de schage (jours)Retrait total - r ( m/m)Identification et validationIdentification et validation Phase didentificationPhase didentification Modlisation des essais de caractrisationModlisation des essais de caractrisation Obtention des paramtres du modleObtention des paramtres du modleIdentification et validationIdentification et validation Phase didentificationPhase didentification Modlisation des essais de caractrisationModlisation des essais de caractrisation Obtention des paramtres du modleObtention des paramtres du modleIdentification et validationIdentification et validation Phase didentificationPhase didentification Modlisation des essais de caractrisationModlisation des essais de caractrisation Obtention des paramtres du modleObtention des paramtres du modle0501001500 10 20 30 40 50 60 707j (exp)7j (mod)1j (mod)28j (mod)Fluage spcifique (m/m/MPa)Temps (j)50% H.R.Fluage propreIdentification et validationIdentification et validation Phase didentificationPhase didentification Modlisation des essais de caractrisationModlisation des essais de caractrisation Obtention des paramtres du modleObtention des paramtres du modle0501001500 10 20 30 40 50 60 707j (exp)7j (mod)1j (mod)28j (mod)Fluage spcifique (m/m/MPa)Temps (j)50% H.R.Fluage propre0501001500 10 20 30 40 50 60 707j (exp)7j (mod)1j (mod)28j (mod)Fluage spcifique (m/m/MPa)Temps (j)50% H.R.100% H.R.Fluage total 50% H.R.Identification et validationIdentification et validation Phase de validationPhase de validation Modlisation des essais sur structureModlisation des essais sur structure Vrification de la capacit des modle reproduire les essais sVrification de la capacit des modle reproduire les essais sur ur structurestructureIdentification et validationIdentification et validation Phase de validationPhase de validation Modlisation des essais sur structureModlisation des essais sur structure Vrification de la capacit des modle reproduire les essais sVrification de la capacit des modle reproduire les essais sur ur structurestructurestructurestructureIdentification et validationIdentification et validation Quelques exemples de calculsQuelques exemples de calculsDformationIdentification et validationIdentification et validation La modlisation numrique est en accord avec les rsultats La modlisation numrique est en accord avec les rsultats exprimentauxexprimentaux Trs bon rsultats pour desTrs bon rsultats pour desconditions de schage seulconditions de schage seul00.20.40.60.811.21.40 100 200 300 400 500BO (mod)BPs (mod)BAP (mod)BAP (exp)Temps (jours)Flche (mm)01020304050600 100 200 300 400 500BPs (mod)BPs (exp)BAP (mod)BAPTemps (jours)Ouverture moyenne de fissure ( m)Identification et validationIdentification et validation La modlisation numrique est en accord avec les rsultats La modlisation numrique est en accord avec les rsultats exprimentauxexprimentaux Rsultats corrects pour desRsultats corrects pour desconditions de schage etconditions de schage etde chargementde chargement0501001500 100 200 300 400 500BO-33 (mod)BPs-33 (mod)BAP-33 (mod)BO-33 (exp)BAP-33 (exp)Temps (jours)Ouverture moyenne de fissure ( m)0501001502000 100 200 300 400 500BO-66 (mod)BPs-66 (mod)BAP-66 (mod)BO-66 (exp)BAP-66 (exp)Temps (jours)Ouverture moyenne de fissure ( m)tude dinfluencetude dinfluence Influence du retrait de schageInfluence du retrait de schage confirme les observations expconfirme les observations exprimentalesrimentales Influence du retrait endogneInfluence du retrait endogne montre lmontre limportance du retrait endogimportance du retrait endognene le retrait endogle retrait endogne ne doit pas ne ne doit pas tre ntre ngligglig-800-700-600-500-400-300-200-10000 10 20 30 40 50 60endo ++endo ++endoendoendo - -endo - -Temps (jours)Retrait ( m)retrait totalretrait endogne0501001502002503003504004500 10 20 30 40 50 60endo ++endoendo - -Temps (jours)Ouverture totale de fissure ( m)tude dinfluencetude dinfluence Influence relative du fluage propre et du fluage de sInfluence relative du fluage propre et du fluage de schagechage le fluage de sle fluage de schage a un effet plus bchage a un effet plus bnnfique que le fluage proprefique que le fluage propre0501001502002503003500 10 20 30 40 50 60fluage -fluagefluage +fluage ++Temps (jours)Ouverture totale de fissure ( m)0501001502000 10 20 30 40 50 60En trait continu : fluage propreEn pointill : fluage totalTemps (jours)fluage spcifique ( m/m/MPa)0501001502002503003504004505005500 100 200 300 400 500fs=5fs=2,75fs=1,25Temps (jours)Ouverture totale de fissure ( m)0501001500 10 20 30 40 50 60Temps (jours)fluage total spcifique ( m/m/MPa)fs=1,25fs=2,75fs=5tude dinfluencetude dinfluence Effet structurel du fluageEffet structurel du fluage En augmentant le fluage, la fissuration augmenteEn augmentant le fluage, la fissuration augmente Confirme les observations exprimentalesConfirme les observations exprimentales0501001502002503003504004505005506006500 10 20 30 40 50 60 70fs=5fs=2,75Temps (jours)Ouverture totale de fissure ( m)Chargement 33%H.R.=50% ConclusionsConclusionsConclusionsConclusions Dans ltude exprimentale nous avons :Dans ltude exprimentale nous avons : effectu une caractrisation dun grand nombre de proprits deseffectu une caractrisation dun grand nombre de proprits desmatriaux utiliss ;matriaux utiliss ; mis en uvre des techniques et des moyens innovants (banc de flumis en uvre des techniques et des moyens innovants (banc de fluage age en traction, essais en vraie grandeur, ).en traction, essais en vraie grandeur, ). Ltude exprimentale met en vidence que :Ltude exprimentale met en vidence que : la disparit des proprits hydriques et viscolastiques des matla disparit des proprits hydriques et viscolastiques des matriaux riaux prsentant les mmes caractristiques mcaniques usuelles ;prsentant les mmes caractristiques mcaniques usuelles ; le retrait de schage influence significativement la fissurationle retrait de schage influence significativement la fissuration ;; le fluage en traction permet de diminuer, voire dviter la fissle fluage en traction permet de diminuer, voire dviter la fissuration ;uration ; cette fissuration volue tout au long de la vie de louvrage et cette fissuration volue tout au long de la vie de louvrage et la part la part due au retrait de schage nest pas forcment ngligeable par radue au retrait de schage nest pas forcment ngligeable par rapport pport la fissuration purement mcanique ; la fissuration purement mcanique ; le comportement mcanique des lments rpars est quasi similaile comportement mcanique des lments rpars est quasi similaire re celui des lments sains (pas de perte rsistance ni de ductilitcelui des lments sains (pas de perte rsistance ni de ductilit).).ConclusionsConclusions Dans ltude thorique nous avons ralis un outil danalyse Dans ltude thorique nous avons ralis un outil danalyse numrique prenant en compte diffrents phnomnes physiques :numrique prenant en compte diffrents phnomnes physiques : volution des caractristiques au cours du temps ;volution des caractristiques au cours du temps ; Transports hydriques ;Transports hydriques ; retraits endogne et de schage ;retraits endogne et de schage ; comportement mcanique (thorie de lendommagement et comportement mcanique (thorie de lendommagement et viscolasticit) ;viscolasticit) ; Cette tude thorique est dcompose en :Cette tude thorique est dcompose en : une phase didentification et de validation qui montrent un bon une phase didentification et de validation qui montrent un bon accord accord avec les rsultats exprimentaux ;avec les rsultats exprimentaux ; Une tude dinfluence qui permet de complter ltude numrique Une tude dinfluence qui permet de complter ltude numrique et et conclure sur les points suivants :conclure sur les points suivants : effet non ngligeable du retrait endogne ;effet non ngligeable du retrait endogne ; effet positif du fluage et essentiellement du fluage de schage effet positif du fluage et essentiellement du fluage de schage ;; effet structurel du fluage en traction.effet structurel du fluage en traction.RecommandationsRecommandations Minimiser le retrait (schage + endogne)Minimiser le retrait (schage + endogne) Augmenter le fluage (de schage)Augmenter le fluage (de schage) Rparer sous chargement de poids propreRparer sous chargement de poids propre La rparation est peu sollicite en traction par le chargementLa rparation est peu sollicite en traction par le chargement La rparation est pratiquement dans un cas de schage seulLa rparation est pratiquement dans un cas de schage seul vite leffet structurel du fluagevite leffet structurel du fluage viter la viter la recetterecette toute prte ! toute prte ! Chaque structure rparer a ses spcificitsChaque structure rparer a ses spcificits Indice de convenanceIndice de convenancePerspectivesPerspectives Proposition dun indice de convenance Proposition dun indice de convenance ( trs court terme)( trs court terme) Exprimentales :Exprimentales : complter ltude du fluage en traction (essais au jeune ge, ascomplter ltude du fluage en traction (essais au jeune ge, aspect pect vieillissant, btons projets ) ;vieillissant, btons projets ) ; caractrisation des interfaces (thermographie, )caractrisation des interfaces (thermographie, ) nouveaux btons nouveaux btons Thoriques :Thoriques : affiner les modles (fluage avec prise en compte de linfluence affiner les modles (fluage avec prise en compte de linfluence de de lhumidit interne, hydratation, ) ;lhumidit interne, hydratation, ) ; modles prenant en compte la modles prenant en compte la refermeturerefermeture des fissures ;des fissures ; modlisation tridimensionnelle.modlisation tridimensionnelle.Mcanismes physiquesMcanismes physiquesr2 r1 r0Diamtre dune molcule deau : 0,3nm((BazantBazant 1972)1972)Mcanismes physiquesMcanismes physiquesr2 r1 r0Diamtre dune molcule deau : 0,3nm((BazantBazant 1972)1972)r1 r0Mcanismes physiquesMcanismes physiquesr2 r1 r0Diamtre dune molcule deau : 0,3nm((BazantBazant 1972)1972)r1 r0AdsorptionMcanismes physiquesMcanismes physiquesr2 r1 r0Diamtre dune molcule deau : 0,3nm((BazantBazant 1972)1972)r1 r0AdsorptionMcanismes physiquesMcanismes physiquesr2 r1 r0Diamtre dune molcule deau : 0,3nm((BazantBazant 1972)1972)r1 r0AdsorptionMcanismes physiquesMcanismes physiquesr2 r1 r0Diamtre dune molcule deau : 0,3nm((BazantBazant 1972)1972)r1 r0AdsorptionAdsorption gneMcanismes physiquesMcanismes physiquesr2 r1 r0Diamtre dune molcule deau : 0,3nm((BazantBazant 1972)1972)r1 r0AdsorptionAdsorption gner1 r0Mcanismes physiquesMcanismes physiquesr2 r1 r0Diamtre dune molcule deau : 0,3nm((BazantBazant 1972)1972)r1 r0AdsorptionAdsorption gner1 r0Condensation capillairePORECAPILLAIREHYDRATESCIMENT ANHYDREFORCESMicrodiffusionMicrodiffusionMICRODIFFUSION~100 nm(Ulm et (Ulm et AckerAcker 1997)1997)PORECAPILLAIREHYDRATESCIMENT ANHYDREFORCESMicrodiffusionMicrodiffusionMICRODIFFUSION~100 nm(Ulm et (Ulm et AckerAcker 1997)1997)MICRODIFFUSION~100 (U(UPORECAPILLAIREHYDRATESCIMENT ANHYDREFORCESMicrodiffusionMicrodiffusionMICRODIFFUSION~100 nm(Ulm et (Ulm et AckerAcker 1997)1997)MICRODIFFUSION~100 (U(UPORECAPILLAIREHYDRATESCIMENT ANHYDREFORCESMicrodiffusionMicrodiffusionMICRODIFFUSION~100 nm(Ulm et (Ulm et AckerAcker 1997)1997)MICRODIFFUSION~100 (U(UCisaillementCisaillementPressionde disjonctionMnisqueQuasi-dislocationAdsorptiongneCisaillementLiaisontransversales~1 nm((BazantBazant 1997)1997)CisaillementCisaillementPressionde disjonctionMnisqueQuasi-dislocationAdsorptiongneCisaillementLiaisontransversales~1 nm((BazantBazant 1997)1997)Pressionde disjonctionMnisqueQuasi-dislocationAdsorptiongneCisaillementLiaisontransversalesRetrait de schage de quelques matriaux de rparationRetrait de schage de quelques matriaux de rparationFinition au jet de sableFinition au jet de sableCaractrisation des matriauxCaractrisation des matriaux Des proprits hydriques diffrentesDes proprits hydriques diffrentesEssai dEssai dbutant butant 24h24h0501001502002503003504000 20 40 60 80 100 120BOBOarrBAPBAPftcAge (jours)Retrait endogne - re ( m/m)Caractrisation des matriauxCaractrisation des matriaux Des proprits hydriques diffrentesDes proprits hydriques diffrentesEssai dEssai dbutant butant 3 jours3 jours020040060080010000 50 100 150 200 250 300 350 400BOBOarrBAPBAPftcAge (jours)Retrait de schage - rs ( m/m)Caractrisation des matriauxCaractrisation des matriaux Des proprits hydriques diffrentesDes proprits hydriques diffrentesEssai dEssai dbutant butant 3 jours3 jours0200400600800100012000 50 100 150 200 250 300 350 400BOBOarrBAPBAPftcBPsBPhAge (jours)Retrait total - r ( m/m)Caractrisation des matriauxCaractrisation des matriaux Des proprits hydriques diffrentesDes proprits hydriques diffrentesEssai dEssai dbutant butant 3 jours3 jours00.511.522.50 50 100 150 200 250 300 350 400BOBOarrBAPBAPftcBPsBPhAge (jours)Perte de masse (%)Caractrisation des matriauxCaractrisation des matriaux Des proprits hydriques diffrentesDes proprits hydriques diffrentes020040060080010000 0.5 1 1.5 2 2.5BOBOarrBAPBAPftcPerte de masse (%)Retrait de schage - rs ( m/m)Mcanismes physiquesMcanismes physiques Comportement viscolastique du bton Comportement viscolastique du bton Variation de la dformation sous contrainte constanteVariation de la dformation sous contrainte constante Forte influence de la teneur en pte du mlangeForte influence de la teneur en pte du mlange Proportionnalit avec la contrainte applique (Proportionnalit avec la contrainte applique (Comparaison avec les codes BAComparaison avec les codes BALong termeLong terme150150125125415415260260Court termeCourt terme125125757532032016016066%66%33%33%66%66%33%33%Fissure Fissure ((m)m)ExprimentalExprimentalACI 224 ou CEB/FIBACI 224 ou CEB/FIBLong termeLong terme13,513,57,97,914,214,28,28,216,816,87,57,5Court termeCourt terme11114,54,55,55,52,82,810,310,34,34,366%66%33%33%66%66%33%33%66%66%33%33%Flche Flche (mm)(mm)ExprimentalExprimentalInertie fictiveInertie fictiveMthode gnraleMthode gnraleCalcul du coefficient de restreinte Calcul du coefficient de restreinte Hypothses :Hypothses : lasticit lasticit Diagramme de retrait linaireDiagramme de retrait linaire Interface parfaiteInterface parfaiterAxe neutreDformationimposeDformationaxialeDformationde flexionDformation gne Contrainte engendre = + + rPage titreContexte industrielPlanMise en contexteObjectifs principauxConcept d'une rparation mince ancreMcanismes physiquesEtude exprimentaleCaractrisation des matriauxRparations soumises au schageRparations soumises au schage et un chargement mcaniqueEtude numriqueDescription des modlesIdentification et modlisationEtude d'influenceConclusionsDiapositives supplmentairesConclusionsRecommandationsPerspectives

Recommended

View more >