Dissertations / Theses on the topic 'Construction en béton – Défauts'

Le travail développé se place dans le contexte de l'identification thermique et du contrôle non destructif des systèmes. L'objectif est de décrire le comportement de milieux stables ou lentement évolutifs par une approche d'identification des paramètres thermophysiques. Le démarche adoptée consiste d'abord à établir le modèle théorique du système expérimenté dans la base "explicative" qui est généralement le temps puis, à partir de résultats expérimentaux, à déterminer par optimisation les paramètres recherchés. Le système étudié est caractérisé par ses focntions de réponses (fonction de transfert, impédance,...).Dans ces fonctions, le milieu est caractérisé par des paramètres globaux ou apparents. Notre analyse se place dans le domaine fréquentiel dans lequel le produit de convolution, qui existe dans l'espace du temps, se transforme en produit simple. Le système est alors caractérisé par sa fonction de transfert. L'étude des relations flux-température dans un plan conduit à introduire la notion d'impédance thermique. Les développements et applications effectués dans ce travail sont relatifs à la caractérisation thermique du béton en laboratoire et in situ ainsi qu'à la détection de défauts suffisamment contrastés positionnés à différentes profondeurs. L'objectif final est d'être capable d'utiliser les sollicitations naturelles pour l'identification des systèmes. La difficulté réside dans l'exploitation de données naturelles donc aléatoires, dans un processus de traitement situé dans le domaine fréquentiel. Les mesures de flux et de température sont effectuées sur une seule face d'accès, celle qui est en contact avec l'environnement microclimatique extérieur
The work developed is located in the context of thermal identification and non-destructive testing of systems. The objective is to describe the behavior of stable or slowly progressive approach by identifying thermophysical parameters. The approach is to first establish the theoretical model of the system tested in the basic "explanation" which is usually the time and, from experimental results to be determined by optimizing the parameters sought. The system studied is characterized by its response function (transfer function, impedance,...). In these functions, the medium is characterized by global parameters or apparent. Our analysis is placed in the frequency domain where the convolution product, which exists in the space of time, turns into a single product. The system is then characterized by its transfer function. The study of flow-temperature relationships in a plane leads to introduce the concept of thermal impedance. Developments and applications made in this work are related to the thermal characterization of concrete in the laboratory and in situ and the detection of defects adequately contrasted positioned at different depths. The ultimate goal is to be able to use the solicitation for the identification of natural systems. The difficulty lies in the exploitation of natural data so random in a process located in the frequency domain. Flux measurements and temperature are performed on one side of access, which is in contact with the outside microclimatic environment

Ce travail porte sur le comportement structural des réparations minces en béton soumises aux chargements mécaniques monotones et cycliques. L’objectif est l’étude des mécanismes susceptibles d’engendrer l’apparition et la propagation de fissuration au niveau de l’interface. L’étude s’intéresse particulièrement à l’influence du mode de sollicitation sur la fissuration interfaciale et à la durabilité des éléments composites La méthodologie repose sur trois étapes expérimentales. La première concerne le comportement structural d’une vaste gamme de configurations d’éléments composites en considérant une méthode unique de préparation de surface. La seconde met l’accent sur le rˆole de cette préparation sur les mécanismes de décollement. La dernière aborde la sensibilité du comportement des structures composites en présence de défaut de collage. Les résultats montrent que lorsque le plan interfacial est suffisamment rugueux (αrugo ≥10◦), il n’y a pas de décollement quel que que soit le type de sollicitation. Globalement, les résultats obtenus démontrent que les réparations minces adhérentes en béton se comportent très bien lors des chargements monotones et cycliques et que dans des conditions de mise en oeuvre adéquates et avec des matériaux de qualité, elles constituent une alternative de réhabilitation viable et pertinente dans plusieurs situations.

La formation différée de l'ettringite (DEF) est une réaction chimique qui peut être à l'origine de la dégradation des bétons. Le mécanisme de gonflement de cette réaction est complexe et fait intervenir de nombreux paramètres (température, composition du béton, humidité. . . ). Cependant, malgré les études menées sur le sujet depuis une dizaine d'années, de nombreuses questions restent encore sans réponse. L'objectif de notre travail de recherche est d'apporter autant que possible des éléments nouveaux permettant une meilleure connaissance de la réaction sulfatique interne et permettant ainsi de répondre à trois objectifs qui sont " Comprendre ", " Prévenir " et " Guérir ". Pour cela, nous avons mis en place toute une série d'essais pour nous permettre d'arriver, par une approche expérimentale spécifique, à satisfaire à ces objectifs. Pour répondre à l'objectif " Comprendre ", une étude Macro-Micro de la DEF a été effectuée. Les résultats ont été exploités macroscopiquement (par mesure des variations de longueurs) et microscopiquement (par observation au MEB sur échantillons ou sur répliques). L'effet des différents paramètres sur le développement de cette pathologie a été étudié. Les résultats ont montré que les teneurs en alcalins et C3A sont d'une grande importance pour le développement de la DEF alors que le rapport E/C et l'état de préfissuration des matériaux sont importants pour la cinétique de la DEF. Il apparait aussi qu'un fort rapport E/C, une température d'eau de conservation maintenue à 40-50°C et un renouvellement fréquent de l'eau de conservation entraîne une apparition rapide des gonflements dus à la DEF. La nature du matériau (mortier ou béton) détermine aussi les expansions. .
The delayed formation of ettringite (DEF) is a chemical reaction that can cause the deterioration of concrete. The swelling mechanism of this reaction is complex and involves many parameters (temperature, composition of concrete, humidity. . . ). However, despite the studies on the subject over the past decade, many questions remain unanswered. The aim of our research is to provide as much as possible new elements to a better understanding of the internal sulfate attack and thus meet three objectives are "Understanding", "Prevention" and "Healing". For that, we developed a series of tests to enable us to achieve a specific experimental approach to meet these objectives. To meet the goal "Understanding", a Macro-Micro study of DEF was done. The results have been exploited macroscopically (by measuring changes in length) and microscopic (SEM observations on direct samples or replicas). The effect of different parameters on the development of this pathology has been studied. The results showed that the levels of alkalis and C3A are of great importance for the development of DEF while the E/C ratio and the pre-microcracking of the materials are important for the kinetics of DEF. It also appears that a high E/C ratio, a temperature of water conservation maintained at 40-50°C and frequently renewed water conservation causes rapid swelling due to DEF. The nature of the material (mortar or concrete) also determines the expansions. .

Cette thèse contribue à la modélisation de la variabilité spatiale de la résistance à la traction des structures en béton, à différentes échelles, et son influence sur la fissuration du béton. En particulier, une loi d'effet d'échelle et des champs aléatoires sont utilisés à l'aide de deux approches:D'une part, une approche analytique probabiliste de la méthode Weakest Linkand Localization (WL2) est proposée. Cette méthode estime la distribution de la résistance à la traction, à différentes échelles, en tenant compte des redistributions des contraintes autour du point le plus faible. Cela dépend d'une longueur d'échelle, dont l'identification est discutée. Cette longueur d'échelle explique le caractère aléatoire de la résistance à la traction du béton.D'autre part, une autre contribution de cette thèse est le développement d'une méthode Élément Fini Stochastique (EFS), utilisée pour modéliser l'effet d'échelle et la variabilité spatiale de la résistance à la traction. La méthode consiste d'abord à définir un champ aléatoire, en utilisant la résistance à la traction réduite estimée à partir de l'approche analytique de WL2. Ensuite, des réalisations de champs aléatoires autocorrélées discrétisées sont générées. En outre, le choix des paramètres d'autocorrélations, utilisés pour définir les champs aléatoires, est discuté.L'applicabilité des deux méthodes est évaluée à l'aide de différentes séries expérimentales présentant des effets d'échelle particulièrement statistique. En outre, la méthode EFS est utilisée pour compléter le modèle EF simplifié de la maquette d'enceinte à double paroi VeRCoRs (échelle 1/3). Les incertitudes sur la résistance à la traction, à cette échelle, sont modélisées à l'aide d'un champ aléatoire autocorrelé indépendant à chaque levée. La propagation des incertitudes, à l'état initial, montre sa pertinence dans l'estimation des positions de fissures
This thesis is a contribution to the modeling of the spatial variability of tensile strength of concrete structures, at different scales, and its influence on concrete cracking pattern. Particularly, a size effect law and random fields are used through two approaches:On the one hand, an analytical probabilistic approach of the Weakest Link and Localization (WL2) method is proposed. This method estimates the distribution of the tensile strength, at different scales, accounting for the stress redistributions around the weakest point.It depends on a scale length, whose identification is discussed. This scale length accounts for spatial randomness of the concrete tensile strengthOn the other hand, another contribution of this thesis is the development of a Stochastic Finite Element (SFE) method, used to model both size effect and the spatial variability of the tensile strength. The method consists first on defining a random field, using the mean tensile strength estimated from the analytical approach of WL2. Then, discretized autocorrelated random field realizations are generated. Moreover, the choice of autocorrelation parameters, used to define the random fields, is discussed.The applicability of both methods is evaluated using various experimental series exhibiting particularly statistical size effect. Furthermore, the SFE method is used to complete the simplified FE model of a 1/3 mock-up of a double-wall containment building. The uncertainties on the tensile strength, at this scale, are modeled using independent autocorrelated random field at each scale. Uncertainties propagation, at initial state, shows its pertinence in the estimation of crack positions

La préservation des ressources naturelles et la limitation des émissions de CO2 sont une contribution au développement durable. Dans le cadre de la conception du béton, cette contribution consiste à utiliser des granulats locaux ou recyclés. Cependant, ces derniers peuvent être poreux et de faible qualité. La communauté scientifique est d'accord sur le fait que la porosité intrinsèque des granulats modifie les propriétés de transport du béton, mais dans quelle mesure reste une question. L'objectif de la thèse est d'analyser l'impact de la porosité intrinsèque des granulats grossiers, principalement sur les propriétés de durabilité du béton. Dans une compréhension préliminaire et en vue d'accentuer les phénomènes se produisant dans le béton, un programme expérimental est conçu pour le modèle élémentaire (EM), qui est composé de pâte et de gravier. L'impact de la nature des granulats (poreux et non poreux), de l'état d'humidité et du volume ainsi que de la nature du liant, est analysé sur i) la porosité de l'eau du modèle élémentaire, ii) la structuration de l'interface pâte-granulat. Ensuite, à l'échelle du béton, les matériaux ont été conçus avec le même squelette de granulats (même sable) et la même teneur équivalente en liant. Les conceptions variaient selon la nature des granulats, l'état d'humidité, la nature du liant, la variation du rapport eau/ciment et l'incorporation d'adjuvants chimiques (plastifiant ou superplastifiant). L'impact de la porosité des granulats grossiers sur les propriétés à l'état frais (affaissement, densité apparente et teneur en air emprisonné) et à l'état durci (résistance à la compression, porosité de l'eau, absorption d'eau, perméabilité aux gaz, migration des chlorures, carbonatation accélérée et teneur en portlandite) a été étudié. Les principaux résultats montrent que l'état d'humidité des agrégats et la nature du liant sont les premiers facteurs qui conditionnent la structuration de l'interface pâte/agrégats au sein du modèle élémentaire. La nécessité d'utiliser des agrégats poreux en surface saturée et sèche est particulièrement mise en évidence. À l'échelle du béton, les propriétés à l'état frais sont influencées par la porosité des granulats et le rapport eau/liant (W/B). Cependant, pour un rapport eau/liant fixe correspondant à une consistance fluide, les variations des propriétés à l'état frais mesurées lors de l'incorporation de granulats poreux ne dépendent pas de la nature du liant. Dans le béton durci, la porosité des granulats joue un rôle important dans la porosité de l'eau et la perméabilité à l'air du béton, quelle que soit la nature du liant. Pour les autres propriétés de durabilité (absorption d'eau, migration de Clo, carbonatation et résistance à la compression), la nature du liant l'emporte sur la porosité des granulats
The preservation of natural resources and the limitation of CO2 emissions are a contribution to sustainable development. In the context of the concrete design, this contribution consists in using local or recycled aggregates. However, local or recycled aggregates can be porous and of low quality.The scientific community agrees that the intrinsic porosity of aggregates changes the transport properties of concrete, but to what extent is still a question. The objective of the thesis is to analyze the impact of intrinsic coarse aggregate porosity on mainly the durability properties of concrete. In a preliminary understanding and with a view to accentuating phenomena occurring in the concrete, an experimental program is designed for elementary model (EM), which is composed of paste and gravel. The impact of the aggregate nature (porous and non-porous), moisture state and volume together with the binder nature, is analyzed on i) the water porosity of EM, ii) the structuration of the paste-aggregate interface. Next, at concrete scale, materials were designed with the same skeleton of aggregates (same sand) and the same equivalent binder content. The designs varied by the aggregate nature, moisture state, the binder nature, the variation of water/cement ratio and the incorporation of chemical admixtures (plasticizer or superplasticizer). The impact of coarse aggregate porosity on properties in the fresh state (slump, apparent density and entrapped air content) and in the hardened state (compressive strength, water porosity, water absorption, gas permeability, chloride migration, accelerated carbonation and Portlandite content) was studied. The main results show that the moisture state of aggregate and the binder nature are the first factors that condition the structuring of the paste/aggregate interface within the elementary model. The necessity to use porous aggregates in saturated surface dry is particularly highlighted. At the scale of concrete, the properties in the fresh state are influenced by the aggregate porosity and the water/binder (W/B) ratio. However, for a fixed W/B ratio corresponding to fluid consistency, the variations in the fresh properties measured when porous aggregates are incorporated do not depend on the binder nature. In hardened concrete, porosity of aggregate plays an important role in water porosity and air permeability of concrete whatever the nature of binder. For other durability properties (water absorption, Clo migration, carbonation and compressive strength), the nature of binder overcome leading in comparison to the porosity of aggregate

Une méthode acoustique de contrôle non destructif du béton est développée. Cette méthode nommée FK, est basée sur l'analyse des ondes de surface (Rayleigh et Lamb) dans le domaine de fréquence-nombre d'onde. Elle fournit le profil de variation de la vitesse de propagation des ondes de cisaillement en fonction de la profondeur. Ceci permet une évaluation rapide et précise des caractéristiques mécaniques du béton ausculté (module d'élasticité, coefficient de Poisson), ainsi qu'une estimation de l'épaisseur d'éventuelles dégradations. Comme l’a montré sa validation sur des maquettes de grandes dimensions, la méthode FK est aussi capable de détecter et de localiser des plans de fissuration parallèles à la surface du béton. Sa mise œuvre in-situ, sur une écluse attaquée par la réaction alcalis-granulat, a permis d'obtenir des images 2D du module d'élasticité du béton et de démontrer ainsi son fort potentiel et sa haute fiabilité pour la caractérisation mécanique des ouvrages endommagés en béton
A new acoustical non-destructive method has been developed in this study. The method, named FK, is based on the frequency-wavenumber analysis of surface waves (Rayleigh & Lamb). It can accurately provide the variation of the shear wave velocity in concrete with depth. Experiments, conducted on various concrete slabs, have demonstrated the effectiveness of the proposed method to determine thicknesses and elastic properties (Yong’s modulus, Poisson’s ratio) of the near surface degradation. The FK method showed also high potential to detect and locate cracking plans parallel to the concrete surface. An in situ application has also demonstrated the capacity of the FK method to generate 2D images of the concrete Young’s modulus

Les travaux elabores dans le cadre de cette these contribuent a la comprehension des processus d'endommagement du beton et a une meilleure connaissance theorique et experimentale des lois de comportement du beton atteint par ces reactions chimiques, lorsque leur developpement conduit a des expansions fissurantes. Les essais ont porte sur des elements de poutres en beton arme et non arme composes des memes granulats reactifs avec des ajouts d'alcalins (naoh, koh) dans l'eau de gachage et differentes conditions de conservation apres durcissement. L'etude montre que l'expansion est fonction de la nature et du taux d'alcalin dans le beton. Cette expansion depend aussi des corps d'epreuves structuraux. Les caracteristiques mecaniques relevees sur les betons testes montrent une diminution de 50-60% du module elastique et de la resistance a la traction; par contre la resistance a la compression presente une diminution peu sensible de l'ordre de 10%. Une modelisation des essais par elements finis (ansys 4-4) permet en simulant l'expansion par des variations de volume differenciees selon certaines couches de beton appropriees de retrouver le comportement des poutres a leurs differents niveaux d'endommagement constates en laboratoire

Le béton fibré à ultrahaute performance (BFUP) est reconnu pour sa grande résistance en compression et sa grande ductilité. De plus, il est maintenant bien connu que le comportement du BFUP dépend grandement de l’orientation des fibres par rapport à la direction de sa sollicitation. Cependant, peu d’informations sont disponibles dans la littérature à propos de l’impact de la discontinuité locale des fibres causée par un défaut de coulage dans un mélange de BFUP. Dans ce mémoire de maîtrise, un protocole de laboratoire est développé afin de mesurer l’impact de la présence de défauts dans le béton fibré à ultrahaute performance. Ce protocole de laboratoire se base sur un système de mesures photogrammétriques de corrélation d’images digitales. Cette technique permet d’acquérir des mesures de déformations et de déplacements avec l’aide d’une paire de caméras numériques à haute résolution. Un post-traitement informatique des images prises lors de l’essai permet de récréer un modèle 3D de la surface de l’échantillon observé. Avec l’aide de cette nouvelle méthode de mesure, il est possible de présenter différents aspects du comportement non linéaire de ce matériel. Lors de ce projet, six dalles avec ou sans défaut ont été soumises à un effort flexionnel avec une charge ponctuelle. En développant un protocole de laboratoire adapté aux besoins de ce projet, la corrélation d’images numériques a permis d’obtenir des résultats très précis. Une attention particulière est portée sur l’impact des différents défauts sur le comportement mécanique global de la dalle et sur l’endommagement local lors de la fissuration.
Ultra-high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC) is well known for its great compressive resistance and its ductility. Furthermore, it is also well known that UHPFRC strongly depends on fibers’ orientations relatively to the direction of stresses. However, little is documented in the literature about the impact of local fiber discontinuity caused by casting defect. In this MSc thesis, a laboratory protocol is developed in order to measure the impact of the presence of defects in a UHPFRC slab on the mechanical response. This protocol is based on a system of photogrammetric measurement by digital image correlation (DIC). This technique allows the precise measure of the deformation as well as the displacement with help of a pair of high resolution digital camera. A computer-based post treatment analysis of these pictures is used to create a 3D model of the observed sample surface. With this new analysis method, it is possible to present different aspect of the non-linear behavior of this material. During this project, 6 different geometries of slab with and without casting defect were submitted to flexional stress by punctual loading. By developing a laboratory protocol adapted to this project, digital image correlation analysis gave a multitude of very precise results. A specific attention is made to the impact of the defect on the global mechanical behavior as well as the local damaging caused by the micro-cracks.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre des recherches sur la durabilité des ouvrages de stockage des déchets radioactifs en profondeur. Le travail réalisé est essentiellement expérimental. Une première partie du travail s'intéresse à la corrosion de l'acier à l'état passif en milieu aéré ou désaéré. En effet, la solution interstitielle du béton qui constitue l'électrolyte au contact du métal reste fortement alcaline. Dans ces conditions les aciers du béton armé forment par corrosion une couche d'oxydes stable et protectrice. Cette couche passive limite la corrosion de l'acier à des valeurs très faibles (négligeables sur des durées de vie courtes) mais non nulles. Etant donné la durée de vie pluriséculaire des ouvrages de stockage des déchets nucléaires, il est nécessaire d'étudier l'évolution dans le temps de cette couche d'oxydes sous l'effet d'une part de la corrosion lente de l'acier qui contribue à la faire croître et d'autre part de la dissolution/transformation (lente aussi) des oxydes dans le milieu et qui tend à l'inverse à faire diminuer son épaisseur. La seconde partie du travail s'intéresse à la corrosion des armatures dans le béton carbonaté en phase de propagation. L'originalité de ce travail porte sur la prise en compte de la présence de défauts d'interface acier-béton et sur l'apparition possible de courants de corrosion galvaniques entre différentes zones de ferraillage en fonction des conditions locales d'interface acier-béton et/ou de carbonatation du béton. L'étude de la corrosion à l'état passif a montré la présence d'une nouvelle couche d'oxydes, riche en calcium, formée post-coulage par transformation des oxydes préexistants comme notamment la magnétite sur tous les échantillons quel que soit le milieu de conservation. La présence de défauts d'interface semble augmenter la cinétique de formation de cette nouvelle couche. Malgré cela, les vitesses de corrosion à l'état passif mesurées restent équivalentes avec ou sans défaut d'interface et inférieures à 0,6 ?A/an (0,05 ?A/cm2). En ce qui concerne la corrosion par carbonatation, l'étude montre clairement que les courants de corrosion galvaniques pouvant se développer entre différentes zones de ferraillage peuvent être extrêmement importants notamment en présence de défaut d'interface acier-béton
This thesis aims to study the durability of nuclear waste deep storage structures. The work carried out is essentially an experimental study, and focuses on the corrosion of steel in the passive state with aerated or non-aerated conditions on the one hand, and the corrosion of steel in carbonated concrete during the propagation phase on the other hand. Indeed, the pore solution of concrete in contact with the metal is alkaline (pH between 12 and 13). Under these conditions, steel reinforced concrete remains passive by forming a stable and protective oxide layer (corrosion of steel in the passive state). This passive layer limits the steel corrosion rate at very low values (negligible on a short life time) but not null. For the nuclear waste storage structures due to a very long life time (up to several hundred years), this low corrosion rate can become a risk. Therefore, it is necessary to study the evolution of the oxide layer growth over time. The objectives of the thesis are to study the influence of the steel-concrete interface quality on reinforcement corrosion in passive and active state, and the possible occurrence of galvanic corrosion currents between different reinforcement steel areas. The study of corrosion in the passive state showed the presence of a new oxide layer, rich in calcium, formed post-casting by transformation of initial oxides layer such as magnetite whatever the conservation condition. The presence of interface steel-concrete default increases the kinetics of formation of this new layer. Despite of this, corrosion rates in passive state measured with or without default interface are equivalent and corrosion rates remain less than 0. 6 ?A/year (0. 05 ?A/cm2). The study of corrosion due to concrete carbonation shows clearly that extremely important galvanic corrosion currents can propagate between different reinforcement areas, especially in the presence of interface steel-concrete default

Ce travail de recherche est axé sur l'étude du comportement en compression de colonnes courtes en béton, confinées par des enveloppes minces en matériau composite. Un bilan technologique et bibliographique met en évidence l'intérêt de la technique de confinement par matériaux composites pour le renforcement des colonnes existantes. Toutefois, la méconnaissance des mécanismes du confinement et l'absence de règles de dimensionnement adaptées freinent le développement de cette technique. Une première partie est ainsi consacrée à identifier expérimentalement l'influence des différents paramètres régissant le comportement du béton confiné, tels que les propriétés du composite, le taux de renforcement ou la gamme de résistance du noyau de béton. Les essais sont effectués sur des cylindres en béton renforcés par enroulement circonférenciel de composites verre-époxy ou carbone-époxy. Cette étude, réalisée aussi bien sur des bétons usuels que des BHP, fait apparaître notamment l'interconnexion complexe entre les propriétés microstructurales du béton et le comportement des éprouvettes à l'échelle macroscopique. L'influence intrinsèque de chaque paramètre est identifiée ainsi que sa contribution à la modification du comportement structural. Les résultats expérimentaux servent ensuite de base au développement de critères de rupture adaptés au béton confiné par composites. Une approche théorico-expérimentale est utilisée afin de construire des lois de comportement spécifiques au béton confiné, prenant en considération l'aspect non linéaire de sa réponse. Ces lois de comportement sont ensuite intégrées dans un modèle permettant de reconstruire précisément la réponse en compression du béton confiné. Enfin, une dernière partie a pour objectif d'évaluer le comportement dynamique des colonnes confinées, notamment l'influence de la vitesse de chargement. Des essais de choc sont réalisés à l'aide d'un dispositif bloc-barre, basé sur le principe des barres d'Hopkinson.

Le béton de chanvre est aujourd'hui le matériau de construction agro-ressource le plus développé en Europe. Il se compose de chanvre et de liant minéral (chaux) mélangé à l'eau. Généralement, il est utilisé pour ses propriétés d'isolation thermique dans le bâtiment. La plupart des blocs de béton de chanvre qui ont été étudiés, présentent un comportement fragile et une très faible résistance mécanique. Les formulations sont généralement riches en liant et légèrement compactées. Jusqu'à présent, le béton de chanvre n'est pas considéré comme un matériau porteur. Il est principalement utilisé comme remplissage isolant, combiné avec des composants de structure en bois, béton ou maçonnerie. Une étude a testé d'autres formulations, avec des teneurs plus élevées en granulats grâce à un procédé de compactage, afin d'améliorer à la fois la rigidité et la résistance des mélanges durcis. Dans ces formulations, l’ajout des granulats de chanvre, plus légers et plus poreux que la chaux, abaisse de manière significative la conductivité thermique. Le présent travail est une étude expérimentale du comportement à la compression et au cisaillement du béton de chanvre, afin d’utiliser ce matériau bio-sourcé dans le contreventement des bâtiments à ossature bois, tout en maintenant de bonnes qualités d'isolation thermique dans le bâtiment. Deux formulations compactées, M1 et M4 ont été expérimentées, ainsi que des éprouvettes obtenues à partir de blocs de commerce Chanvribloc®. Deux séries d’essais ont été réalisées. La première est portée sur la compression uni-axiale dans chaque direction pour caractériser l'anisotropie mécanique du matériau. Cette anisotropie a été engendrée par le procédé de compactage. La deuxième série d’essais permet de caractériser le comportement de cisaillement des formulations étudiées. Dans cette étude, un dispositif spécial d’essai de cisaillement a été développé. Il permet de caractériser au cisaillement des éprouvettes sous différentes contraintes normales appliquées. Les champs de déformations des éprouvettes cisaillées ont été suivis par stéréo- corrélation d’images durant les essais. Les résultats expérimentaux de compression ont montré que ce matériau est anisotrope, même lorsqu'il est industriellement mis en place par vibrations. Le matériau a plus spécifiquement un comportement isotrope transverse. Le comportement dans le sens longitudinal est caractérisé par une ductilité très élevée, tandis que le comportement transversal est très fragile, avec un comportement très variable et instable. Les résultats expérimentaux en cisaillement montrent une ductilité élevée de ce matériau. Ce comportement est intéressant pour le contreventement et le comportement sous action sismique des bâtiments avec des murs constitués de béton de chanvre. Des modélisations et applications numériques à l’échelle structurelle d’un bâtiment à plusieurs étages ont été réalisées, pour illustrer l’utilisation des blocs de béton de chanvre en contreventement de bâtiments à ossature bois. Les formulations les plus compactées présentent un meilleur comportement sous actions sismiques modérées et moyennes, par rapport aux formulations les moins compactées à la mise en œuvre, tandis que les murs en Chanvribloc à l’état actuel, ne permettent pas de contreventer les bâtiments en zones sismiques modérés ou moyennes
Lime and hemp concrete (LHC) is nowadays the most developed bio-based aggregate building material in Europe. It consists of hemp shiv and mineral binder mixing with water. Generally, bio-based materials like LHC are used for their thermal insulation properties in building. Most blocks of Lime Hemp Concrete which have been studied, show a brittle behavior and a very low mechanical strength. The formulations are generally rich in binder and slightly compacted. Up to now, this material is then not considered as a load bearing material and is mainly used as filler insulation, combined with structure components made of wood, concrete or masonry. A study has tested other formulations, with higher contents of aggregates thanks to a compaction process, in order to improve both the rigidity and the strength of the hardened mixtures. In these formulations, shiv which has higher amount is definitely lighter and more porous than lime, which prevents a significant increase in thermal conductivity. The present work of my PhD is an experimental study of the compressive and shearing behavior of hemp concrete, in order to study the load-bearing capacity and bracing of this bio based material, while maintaining good qualities of thermal insulation in building. Two compacted formulations were tested M1 & M4, as well as samples obtained from trade-blocks Chanvribloc®. Two series of tests were performed. The first one is a uniaxial compression test in each direction for characterizing the mechanical anisotropy of the material. This anisotropy is induced by the compacting process. The second one permits to characterize the shearing behavior of the different mix-designs. In this study, an original shear device was developed, specifically designed for this kind of material, which allows shearing under controlled normal stress. An image processing performed was carried out, using a camera and ARAMIS image processing software during shear tests, to evaluate the fields of deformations and to study the behavior of the specimen during the shear test. The compressive experiments results have shown that this material is anisotropic, even when it is industrially molded by vibrations. The material has a transverse isotropic behavior. The behavior in the longitudinal direction is characterized by very high ductility, while the transverse behavior is very brittle, with a highly variable and unsteady behavior. The experimental results in shear show a high ductility of this material. These results are very promising, an interesting behavior of LHC walls in term of potential bracing. Numerical modeling and applications have been carried out to illustrate the use of hemp concrete blocks for bracing buildings. The formulation M4 exhibits a better behavior under moderate and average seismic actions, compared to the formulation M1, while the Chanvribloc walls in the present state do not allowthe buildings to be braced in moderate or medium seismic zones

Ce mémoire contribue à l'étude du frottement du béton frais contre une surface métallique. Cette étude a été menée expérimentalement au moyen d'une instrumentation (tribomètre) adapté à tous types de béton. L'originalité réside dans le fait qu'il concerne un matériau d'usage courant mais par lequel le frottement contre une surface n'a pratiquement pas fait l'objet d'étude écrite. Une nouvelle approche est utilisée afin d'aborder la prédiction des poussées du béton frais sur les coffrages. L'intérêt porte sur une nouvelle classe de béton de grande fluidité : le béton auto-plaçant. Lorsque le béton est mis en place, une couche limite, constituée d'eau et de fines, prend place aux interfaces. Celle-ci entraîne de faibles contraintes de frottement. Lorsque la pression appliquée sur le matériau est supérieure à la pression critique, des grains viennent au contact de la plaque. Le béton commence à suivre un comportement granulaire. La contrainte de frottement évolue aussi selon les vitesses ou les états de surface utilisés. Ces observations ne sont valables que pour les bétons étudiés et dans les gammes explorées. Lorsqu'il y a présence d'un agent de démoulage à l'interface, la contrainte de frottement dépend surtout des caratéristiques physico-chimiques du film. Parfois, ces agents ont la possibilité de maintenir la couche limite proche de la paroi. Cela permet, lors de l'écoulement du béton, de diminuer le frottement à la paroi par rapport à une interface sans agents. Une démarche novatrice a été réalisée dans cette étude, en utilisant les modèles des silos pour le cas des coffrages, afin de prédire les poussées. Une similitude entre l'évolution des poussées de béton et celle des milieux granulaires ensilés a été observée sur chantier. Bien sûr, les efforts mis en jeu sont différents. A partir de ces observations, plusieurs modèles issus de Janssen, ont été confrontés. Le modèle adapté au cas du béton frais permet de prédire de façon satisfaisante les poussées sur le coffrage. Les essais à l'échelle réelle coûteux pourront être remplacés en partie par des essais de tribométrie
The main objective of this thesis is to investigate the friction of fresh concrete with metallic formwork. A specially designed tribometer was developed to investigate such friction and was adapted for various types of concrete mixtures. The originality of this work lies mainly in the fact that it concerns a commonly used material for wich the friction against the forming surface has not been sufficiently investigated. A new approach is used in this study to predict the lateral pressure induced by the fresh concrete pressure. A particular interest is the formwork pressure exerted by highly flowable concrete, or self-compacting concrete. When the concrete is cast into place, a limit interface layer reduces the frictional stresses with the formwork material. When the pressure applied on the concrete is greater than a certain critical pressure, some of the cement particles and fines come into direct contact with the formwork material, and the concrete begins to follow a granular comportment. This leads to greater increase in friction stress which varies with the flow velocity between the rising fresh concrete and formwork material. When a demoulding agent is applied at the interface, the friction stress depends mainly on the physico-chimical characteristics of the resulting film of paste at the interface. In certain cases, these agents can maintain the integrity of the limit layer near the wall surface. This allows, during the flow of the plastic concrete, to reduce the friction at the wall compared to similar situation where a demoulding agent is not used. Well established models used for silos were used to predict the formwork pressure exerted by fresh concrete. Similary between the evolution of concrete pressure and ensiled granular mediums one was observed on site, though the strains are different. From these observations, several models derived from Janssen's model, have been proposed. The model adapted in the case of fresh concrete allows the prediction with satisfaction formwork pressure. This study can therefore enable the used of the designed tribometer to test a variety of material and placement parameters to predict formwork pressure instead of large-scale and often expensive field tests

Le but de la thèse est d'étudier le comportement à la corrosion des armatures en acier dans le béton exposé aux chlorures, en relation avec l'impact des défauts induits par la mise en place du béton pour les armatures situées en haut de coffrage, et en relation avec la fissuration transversale artificielle ou induite par le chargement mécanique.Trois parties principales sont incluses dans cette thèse. La première partie étudie les caractéristiques de l'interface acier-béton, y compris la distribution des bulles d'air à l'interface acier-béton, les propriétés des défauts d’interface dus au ressuage du béton frais et la microstructure des produits d'hydratation du ciment à l'interface acier-béton, et l’influence des défauts de mise en place des barres supérieures sur la pénétration des ions chlorure à l'interface acier-béton. La deuxième partie étudie l'effet des défauts de mise en place sous les barres supérieures et des fissures artificielles sur le comportement à la corrosion des armatures en acier au début de la période de corrosion en présence de chlorures, incluant la distribution de la corrosion par piqûres et l'analyse cinétique du processus de corrosion. La troisième partie discute de l'influence des défauts de mise en place sous les barres supérieures sur le comportement à la corrosion des armatures de poutres naturellement corrodées sous une charge maintenue pendant une durée d'exposition relativement longue, y compris les cartes de fissuration induite par la corrosion, les profils de chlorures, les pertes de section d'acier et la répartition de la corrosion le long des armatures en acier.Selon les résultats expérimentaux de la première partie, il a été constaté que des bulles d'air sont principalement apparues à l'emplacement de la zone de nervure du côté inférieur de l'acier haute adhérence selon la direction de coulage. Des vides de ressuage sont toujours apparus dans la zone inférieure de l'interface acier-béton, tandis que la zone supérieure de l’interface acier-béton était plus dense que celle de l'interface inférieure. Les cristaux de Portlandite et d’Ettringite sont principalement formés et développés à l'interface inférieure acier-béton. La présence de vides de ressuage a facilité le transport des ions chlorure à l'interface acier-béton.Dans le cas de la deuxième partie, la corrosion s'est amorcée du côté inférieur des barres d'armature en acier selon la direction de coulage. Les barres d'acier dans le béton avec fissure artificielle présentaient un taux de corrosion plus élevé que les barres d'acier dans le béton sans fissure artificielle au début de la période.Pour la troisième partie, les défauts de mise en place pour les barres supérieures sont le facteur d'impact le plus significatif accélérant la détérioration du béton armé. Dans le cas des barres de compression, présentant des défauts de coulage, bien que la distribution de la corrosion soit aléatoire, la corrosion était susceptible de se produire du côté inférieur des barres de compression faisant face aux défaut de ressuage. Après le développement des fissures induites par la corrosion, la corrosion s'est progressivement développée tout autour du périmètre des barres d'armature, de sorte que le défaut de coulage n'a plus affecté le processus de corrosion. Dans le cas des barres en traction, avec des défauts de coulage, la corrosion commence aux fissures de service et se développe ensuite préférentiellement à la surface inférieure de la barre. Sans défauts, la corrosion commence aux fissures de service mais ne se développe pas le long des barres de traction. Ce n'est que lorsque la teneur en chlorures à la profondeur de l'armature atteint une valeur critique que la corrosion se développe le long de la barre tendue, de préférence à la surface extérieure de la barre en raison de sa teneur en chlorures probablement plus élevée
The purpose of the thesis is to investigate the corrosion behavior of reinforcing steel in concrete under chloride environment, in relation to the impact of top-casting-induced defects in the steel-concrete interface, artificial transverse crack and load-induced transverse cracks.Three main parts are included in this thesis. The first part investigates the characteristics of steel-concrete interface, including the distribution of air bubbles at steel-concrete interface, the properties of bleed water voids and the microstructure of cement hydration products at steel-concrete interface, and the effect of top-casting defects on the chloride ions penetration at steel-concrete interface. The second part studies the effect of top-casting defects and artificial crack on the corrosion behavior of steel rebars in early corrosion period under chloride environment, containing the pitting corrosion distribution and the kinetic process analysis of steel rebar in concrete. The third part discusses the influence of top-casting-induced defects on the corrosion behavior of reinforcing steel of naturally corroded beams under sustained loading in a relative long exposure term, including the cracking maps of RC beams, the chloride profiles, the cross-sectional loss of reinforcing steel and the distribution of corrosion on steel rebars.According to the experimental results from the first part, it was found that, air bubbles mainly appeared at the location of the rib zone of the bottom side of deformed steel according to the casting direction. Bleed water voids always appeared at the bottom interface of steel-concrete, while the top interface of steel-concrete was denser compared to that of the bottom interface. Portlandite crystals and ettringites mainly nucleated and grown at the bottom interface of steel-concrete. The presence of bleed water voids facilitated the transportation of chloride ions at the steel-concrete interface.In the case of the second part, corrosion mainly initiated at the location of rib zone of the bottom side of steel rebar according to the casting direction due to the presence of top-casting defects. The steel bars in concrete with artificial crack exhibited a higher corrosion rate corrosion compared to the steel bars in concrete without artificial crack in early period. However, after this period, a similar corrosion rate was identified for steel rebars in concrete with or without artificial crack.For the third part, top-casting defects are the most significantly impacting factor accelerating the deterioration of reinforced concrete. In the case of compressive bars, with top-casting defects, although the distribution of corrosion was random, corrosion was manly prone to occur at the bottom side of compressive bars facing top-casting defects. Without top-casting defects, the corrosion was more prominent on the outside part of rebars facing the concrete surface exposed to chloride ingress. After the presence of corrosion-induced cracks, corrosion gradually developed all around the perimeter of rebars, with the result that top-casting defect no longer affected the corrosion process. In the case of tensile bars, with top-casting-induced defects, corrosion starts at service cracks and then develops preferentially at the bottom surface of the tensile bar. Without top-casting defects, corrosion starts at service cracks but does not develop along the tensile bars. It is only when the chloride content at the depth of reinforcement reaches a critical value that corrosion develops along the tensile bar-preferentially at the outside surface of the rebar because of its probable higher chloride content

Dans le domaine de l'aéronautique, du nucléaire, du génie civil, etc. . . Les grandes constructions telles que les cuves des réacteurs nucléaires etc·. . Sont souvent réalisées par assemblage de plusieurs panneaux soudés entre eux. Ces soudures peuvent présenter accidentellement des amorces de fissures. La résistance de ces structures souvent très minces qui est limitée par le phénomène d1 instabilité peut-être réduit par la présence des amorces de fissure. Le présent travail est une contribution à la compréhension du comportement au flambage de telles structures. Il traite du flambage des coques cylindriques sous pression latérale externe. L'analyse qui est expérimentale est confrontée à une modélisation numérique. L'étude est effectuée en deux parties : -la première est consacrée à l'étude des coques sans fissures. Nous y constituons les données de base nécessaire à analyse de l 1 influence d1 une fissure sur le comportement de la coque. Nous déterminons également par calcul l'influence des paramètres autres que les fissures tels que les imperfections géométriques, les conditions aux limites. Enfin, nous en déduisons une méthodologie de calcul numérique applicable aux coques avec fissures – la deuxième partie est consacrée à l'étude des coques fissurées. Nous analysons l'influence de plusieurs paramètres de fissure, tels que la longueur, l'orientation, le nombre et la position de la fissure par rapport à la soudure. L'application de la méthodologie numérique mise en place dans la première partie donne une bonne approximation des essais
In many areas of applied science, large thin-walled structural panels are increasingly becoming characteristic architectural features. Box-girder bridge decks and nuclear reactor vessels, for instance, are made up of several thin walled steel panels welded together. Instability and buckling present over-riding constraints on the design process. In addition, the presence of joints which are very often the origin of surface fissures poses increasing dangers on the overall stability of these structures. The work presented here is a study of the buckling behaviour of cylindrical shells with in-depth cracks under external lateral pressure. Essentially, the work is divided up into two major parts : the first involves data collection on the buckling behaviour of cylindrical shells without fissures. This information constitutes the common ground for studying their influence on the buckling behaviour. Furthermore, an analytical method is used to determine the effect of geometrical imperfection and boundary conditions on the buckling load. Finally, a numerical procedure applicable to the analysis of such structures with in-depth cracks is established. The second part focuses on experimental tests on shells with such fissures as a function of their population, orientation, length and position with respect to weld or joint. The values obtained are compared with those obtained numerically in part one and the agreement is found to be good

Cette étude entre dans le cadre du projet des nouvelles règles parasismiques françaises. Elle concerne les voiles porteurs de bâtiments réalises selon une technique fréquemment utilisée par les entreprises françaises, qui est celle du béton banche chaîne non arme ou très faiblement arme. La revue bibliographique a montre que la quasi-totalité des études expérimentales antérieures concernent le cas du béton arme. Le cas du béton arme n'a, pratiquement, pas été aborde. La présente étude expérimentale constitue un complément aux études antérieures concernant les voiles porteurs. Elle a porte sur quatre trumeaux en béton non arme excepte de faibles chaînages et un linteau en béton faiblement arme, soumis a un chargement statique cyclique alterne jusqu'a rupture. A l'issue de cette étude, on a pu préciser le domaine dans lequel il y a risque de rupture fragile en compression pour les trumeaux fortement charges. En pratique, le ferraillage supplémentaire impose dans ce cas permet d'éviter ce risque. Par contre, de bonnes possibilités de ductilité en déplacement ont été obtenues dans le cas des trumeaux peu charges, mais leurs capacités de dissipation d'énergie restent assez faibles. Parallèlement a l'étude expérimentale, on a effectue une étude théorique concernant le comportement, en flexion, d'un élément non arme ou très faiblement arme. Cette étude a aboutit a la proposition d'un modèle théorique pour le béton tendu permettant une meilleure approche du comportement en flexion de ce type d'élément. L'interprétation par le calcul des résultats de l'étude expérimentale montre que la résistance vis-à-vis de la flexion peut être evaluee d'une manière satisfaisante par un calcul en poutre. Par contre l'évaluation des déplacements correspondants est difficile, elle dépend fortement de la discrétisation utilisée et est influencée par le fluage. Vis-à-vis du comportement en effort tranchant, le calcul base sur les formules réglementaires ou empiriques s'avère insuffisant. Pour les éléments armes, une approche globale, basée sur le modèle de vecchio et collins permet une évaluation assez correcte de la résistance à l'effort tranchant ainsi que des déplacements correspondants

Ce travail concerne le développement d'un modèle de comportement du béton en situations d'incendies ou d'accidents nucléaires. Dans la gamme de températures concernée (20°C-1200°C), la microstructure du béton subit des modifications physicochimiques qui influencent son comportement. Dans le cadre d'une analyse thermomécanique chaînée, les phénomènes à prendre en compte sont les variations des caractéristiques thermiques et mécaniques et la dépendance de la réponse du béton à 1 'historique des chargements thermique et mécanique. Un modèle est proposé dans le cadre de la thermo plasticité. Les variations irréversibles des caractéristiques sont introduites. Un critère de plasticité multi surfaces prenant en compte en compression l'accroissement de sensibilité au confinement avec la température est construit. La fissuration est traitée dans ce cadre de plasticité. La sensibilité de la solution numérique au maillage due à l'introduction du comportement adoucissant est partiellement résolue par la méthode d'Hillerborg. Un modèle phénoménologique est utilisé pour le calcul des déformations d'interaction thermomécanique. Des structures en béton soumises à de hautes températures sont analysées. La capacité du modèle à restituer la dépendance à 1 'historique des chargements est vérifiée. Les effets de différentes hypothèses concernant l'évolution de l'énergie de fissuration du béton sont étudiés. Un radier de bâtiment réacteur de centrale nucléaire sous l'effet du corium est analysé. Les résultats mettent en évidence l'effet des déformations d'interaction. Une contribution à l'analyse du phénomène d'éclatement à hautes températures est proposée. Le béton est modélisé dans le cadre de la mécanique des milieux poreux. Le modèle thermoplastique est appliqué à l'analyse du comportement du squelette par l'intermédiaire de la contrainte effective. Une méthode d'évaluation des pressions de pores et du coefficient de Biot est proposée. Le comportement de spécimens est analysé
This work concerns the development of a numerical model for concrete under tire or nuclear accident conditions. Within the temperature range concerned (20°C-1200°C), the behavior of concrete is affected by the physical and chemical changes of its microstructure. Within the framework of an uncoupled thermo mechanical analysis, the phenomena that have to be accounted for are the temperature dependency of the thermal and mechanical properties of concrete as well as the dependency of the response of concrete on the combined thermal and mechanical loading history. A thermo plasticity based model is proposed for the compressive and the cracking behavior of concrete. The irreversible variations of the properties of concrete are introduced. A multisurface plasticity criterion which accounts for the increasing sensitivity of compressive strength to hydrostatic pressure is developed. The pathological mesh dependency of the numerical solution is partially solved with help of the Hillerborg method. A phenomenological model is used for the evaluation of the thermo mechanical interaction strains. Structures submitted to high temperatures are analyzed. The capability of the model to describe the load and temperature history dependency of the response is checked. The effects of different hypotheses concerning the evolution of the fracture energy of concrete are studied. The behavior of a nuclear power plant raft in accidental conditions is analyzed. The results emphasize the importance of the thermo mechanical interaction on the predicted behavior of the structures. A contribution to the analysis of the spalling of concrete at high temperatures is proposed. The concrete is modeled within the framework of the mechanics of porous media. The thermoplastic model is a pp lied to the analysis of the skeleton through the effective stress. A simplified method for the evaluation of pore pressures and Biot coefficient is proposed and the behavior of concrete specimens is analyzed

Les effets combinés des phénomènes de sorption, de retrait, et de fluage agissent directement sur l'état de service des ouvrages du génie civil exposés à des variations climatiques. La sous-estimation de ces interactions peut induire des déformations excessives et des redistributions de contraintes affectant la durabilité des structures, notamment celles de grandes dimensions. La nécessité de sécuriser ces structures sur le long terme implique la maîtrise qualitative et quantitative des effets différés induits par les sollicitations hydromécaniques. L'objectif de ce travail consiste à développer un outil numérique capable d'apporter une estimation fiable au comportement différé des structures en bois, en béton ou plus généralement en multi-matériaux
The long term serviceability of timber and concrete structures subjected to moisture variations is influenced by many coupled hydromechanical phenomena. The underestimation of the induced time-dependent effects may cause large deflections, stress redistributions, cracks or even delayed failure. Improving structures durability goes through an accurate prediction of delayed strains. The objective of this work is to develop an efficient numerical tool able to describe shrinkage, creep and time dependent failure of wood, concrete and composite structures

La prédiction des dommages subis par un bâtiment pendant un séisme préoccupe considérablement les ingénieurs et les chercheurs, encouragés cycliquement par les fenêtres d'opportunité ouvertes dans les périodes qui suivent les tremblements de terre meurtriers. Leurs enregistrements ont en particulier encouragé les chercheurs et les ingénieurs à développer différentes représentations du signal sismique dans le but d'appréhender la nocivité d'un séisme en calculant des indicateurs de nocivité associés à ces représentations. Une introduction à la dialectique nocivité - dommage est alors présentée au début de ce mémoire. L'étude, exposée subséquemment, vise en particulier à caractériser la dispersion du dommage subi par une structure en fonction des plages de valeurs prises par des indicateurs de nocivité calculés pour une centaine de séismes. Ce travail permet donc d'évaluer la capacité de ces indicateurs à prédire le dommage. Il propose de déterminer un ordre de grandeur de la dispersion du dommage que subit une structure lors d'un séisme caractérisé par ses indicateurs de nocivité et propose de réduire cette dispersion en améliorant la pertinence de ces indicateurs et des corrélations nocivité-dommage. Par ailleurs, la comparaison des résultats issus de l'utilisation d'une " méthode en déplacement " à ceux obtenus par des analyses non linéaires transitoires a permis de formuler un avis sur la pertinence de l'utilisation de ces méthodes simplifiées pour approcher statistiquement le dommage. Il reste que l'étude de la nocivité du signal sismique ne suffit généralement pas à prédire le dommage d'une part parce que la représentation scalaire de la nocivité n'est pas toujours facile à relier à la réalité physique et d'autre part à cause de la dispersion relative de ce dommage souvent constatée pour une même nocivité de signaux sismiques. De même, la valeur d'un indicateur de dommage peut correspondre à des états d'endommagement très différents en fonction de l'aléa sismique et de la structure étudiée. Le travail se poursuit donc par une contribution à l'amélioration de la fiabilité d'un indicateur de dommage, capable d'une part de détecter l'apparition du dommage réel dans une structure et d'autre part de le mesurer en identifiant la distance qui sépare un état de la structure de sa ruine, définie par son instabilité au sens de la résistance des matériaux
Since prediction of earthquake still remains impossible, foreseeing structural damages due to seismic motion has become a key point in earthquake engineering. This work aims at evaluating the relevance of classical seismic signal damaging potential indices and at proposing improvement of these indices in order to provide better prediction of structural damage due to earthquake. The first part supplies a non exhaustive state of the art of main Damaging Potential Indices IP and Damage Indices ID used in earthquake engineering. In the second part, IP/ID correlations results are analysed in order to evaluate IP relevance, to justify displacement based approach use (capacity spectrum method) for damage prediction and to make good the proposal for improvement of Damaging Potential Index. But studding seismic signal damaging potential is usually not enough to foresee damage firstly because scalar representation of damaging potential is not easy to link to physics reality and secondly because of damage scattering often observed for a single value of seismic signal damaging potential. In the same way, a single damage index value may correspond to very different structural damage states. Hence, this work carries on with a contribution to damage index reliability improvement, able to detect real structural damage appearance as well as to quantify this damage by associating the distance between one structural sate and the structural collapse, defined as an instability

Ce mémoire porte sur l’analyse du canoë de béton de l’Université Laval, Apogée 2002. L’objectif principal est de comprendre le comportement du canoë sous les divers cas de chargement auxquels il est soumis. Un deuxième objectif est de déterminer des critères de conception pour ce type de structure. Ces critères et la compréhension du comportement serviront de base à la conception des prochains canoës. Ces objectifs sont atteints par un apport combiné de la modélisation et de l’expérimentation. Ce travail discute d’abord de la conception des mélanges de béton utilisés pour la construction du canoë de béton Apogée 2002. La caractérisation des propriétés physiques et mécaniques des composites qui ont servi à la construction de la structure est ensuite présentée. Puis, l’analyse du comportement structural du canoë et de ses sous-structures est réalisée à l’aide d’une analyse par éléments finis. Enfin, des essais in-situ sur le canoë sont effectués et les résultats sont comparés à ceux prédits par le modèle numérique. Les essais expérimentaux comprennent des essais statiques et dynamiques. Les essais dynamiques permettent de déterminer l’amplification des déformations causées par les coups de rame et les virages. Les critères de conception sont déterminés et présentés en fonction des résultats des analyses par éléments finis et finalement des essais expérimentaux.
This thesis presents bares the analyses of Laval University’s Apogee 2002 concrete canoe. The predominant objective is to investigate and understand the canoe’s reaction under various loading patterns. A second objective is to elaborate design criteria for these types of structures. These criteria and comprehension of the structural behavior will be used for the upcoming canoes. These objectives are achieved coalescing experimentation and modeling. The present work begins with the elaboration of the concrete design used for Apogee’s construction. The characterization of the physical and mechanical properties of the composites used in the structure follows. Additionally, the sub-structures of the canoe and the entire canoe’s structural reaction analyses are predicted fulfilled using a finite element software. Finally, in-situ tests are performed on the canoe and the results compared to that obtained with the numerical model. The experimentation comprised both static and dynamic tests. Dynamic testing is used to determine the strain amplification due to paddling and turning. The design criteria are determined and presented according to the results obtained from the finite element software followed by experimentation.
Inscrit au Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures

Les déformations différées du béton, en particulier dues au fluage, peuvent avoir des conséquences préjudiciables dans les structures précontraintes. Or, les déformations observées sur les structures réelles sont souvent nettement plus importantes que les valeurs prévues. Dans le cadre de cette étude, une importante base de données expérimentales a été constituée. Une première partie du travail consiste à examiner la précision de certains codes de calcul du fluage : BPEL, CEB 78, CEB 90 et EUROCODE 2, en confrontant les résultats théoriques et expérimentaux. Pour tous ces codes, et dans la plupart des cas, la déformation de fluage est sous-estimée. A long terme, l'erreur peut atteindre parfois les 300%. C'est pourquoi, et à partir de la base de données, un nouveau modèle de calcul du fluage, le MPF, a été développé et permet d'obtenir des résultats très satisfaisants. . Dans le but d'effectuer une étude fiabiliste des codes de calcul mentionnés ci-dessus, et à partir d'une étude de sensibilité, des modèles probabilistes sont proposés pour les variables prépondérantes. Pour un élément comprimé de référence, une étude de fiabilité est alors effectuée pour évaluer l'influence des variabilités dans les modèles de fluage. Cette analyse confirme les résultats déterministes obtenus quant aux raisons de la mauvaise qualité des résultats donnés par les codes. L'approche fiabiliste est ensuite appliquée sur le cas du pont de Cheviré en France, où les flèches mesurées en extrémité des consoles, atteignent des valeurs excessives, dépassant de loin les valeurs prédites par le BPEL. Un couplage entre le logiciel de calcul des structures ST1 et le logiciel de calcul fiabiliste PHIMECA a été effectué. Cette étude montre le rôle de chacun des paramètres et permet d'expliquer en partie les écarts constatés entre les prédictions et la réalité. Elle montre également que l'Eurocode donne les meilleurs résultats, en comparaison avec les autres codes. Cette analyse est complétée pat une étude paramètrique sur le module d'élasticité du béton aisni que sur la contribution des granulats. L'approche du problème sous l'angle fiabiliste montre l'intérêt de cet outil et permet au concepteur de tenir compte de l'incertitude des codes de calcul dans la prédiction des déformations de fluage.

Au lendemain de la Seconde Guerre mondiale, la reconstruction inaugure en France la prise en compte d’une nouvelle échelle d’intervention urbaine et la naissance d’une forme inédite et centralisatrice de maîtrise d’ouvrage. Face aux besoins immenses de logements, l’Etat engage le bâtiment dans la voie de l’industrialisation de ses moyens de production, bouleversant de manière irréversible les habitudes d’un secteur ancestral. On assiste alors à l’émergence d’une solution bien française : le béton préfabriqué. Croisement entre l’hégémonie d’un matériau et l’engouement pour un mode de production récent, il place dorénavant le processus constructif au centre des préoccupations des concepteurs. Après avoir replacé la préfabrication dans le contexte discursif de l’immédiat après-guerre, la thèse tente de prendre la mesure de l’influence étrangère, en particulier la « scène » américaine, sur la modernisation des méthodes et des techniques de construction. Puis, de manière diachronique, elle démontre dans une première période (1940-1949), comment la pénurie favorise un développement fulgurant de la préfabrication qui, auparavant liée à l’industrie métallurgique, est désormais indissociable de la maçonnerie. Enfin, dans une seconde période (1949-1955), marquée par l’amélioration des conditions économiques et matérielles du pays, elle met en exergue le rôle de la préfabrication dans le changement de paradigme structurel qui s’opère dans le logement, au tournant des années 1950
In French cities after the Second World War, reconstruction heralded a rethink in the scale of building along with the rise of a novel, state-run form of construction management. The State, requiring vast numbers of homes to be built, set about industrialising the means of production, transforming irrevocably a building sector long wedded to ancestral habits. The result was a particularly French solution: prefabricated concrete. A cross between the hegemony of material and an infatuation with new production methods, this solution made the construction process the designer's central preoccupation. This thesis begins by looking at the position of prefabrication within the discourse of the immediate post-war era. It then considers the impact of foreign influences, especially those of the American "scene", on the modernisation of building methods and techniques. It then considers prefab development diachronically: it shows how, in an early phase (1940-49), a lack of resources stimulated astonishing progress as prefabrication broke away from the metals industry - its traditional partner - and became instead inseparable from the masonry sector; and it highlights the role of prefabrication, during a later phase marked by growing improvement in the nation's economic and material welfare (1949-1955), in the structural paradigm shift that occurred in housing at the turn of the decade

L'évolution de la fissuration provoquée par le retrait de dessiccation est étudiée expérimentalement sur le béton et sur un matériau modèle: l'argile. Les données de cette évolution sont analysées avec différentes techniques, notamment l'analyse d'images. Cette étude montre que les fissures commencent par des amas non connectés et tendent progressivement vers des réseaux autosimilaires, puis des réseaux à maille homogène. Un effet d'échelle est mis en évidence en ce qui concerne l'espacement entre fissures. Un modèle numérique simple, analogue électrique, prenant en compte l'hétérogénéité du milieu permet de valider certaines des observations expérimentales et d'identifier l'influence de paramètres non mesurés pendant l'expérimentation, tels que l'ouverture et le nombre de fissures. Le rôle du désordre est aussi directement accessible dans le modèle

La connexion acier-béton utilisée dans la construction mixte est conçue pour assurer la liaison entre les deux matériaux et transmettre les efforts de cisaillement et;ou de traction à l'interface entre l'élément métallique et le béton. Cette étude a pour but de fournir les lois de comportement de deux types de connecteur sous l'action d'une sollicitation mécanique ; lorsque l'ensemble des matériaux acier et béton est porté en température. De telles lois permettent le dimensionnement des ouvrages vis-à-vis de sollicitations accidentelles (Incendie ou brusque élévation de température). La caractérisation de cette liaison a nécessité la conception de deux dispositifs expérimentaux pour tester les différents types de connecteurs (goujons et plats à boudin) sous des sollicitations de cisaillement ou d'arrachement. Deux types de bétons sont étudiés sous des températures variant de 20 à 550°c. L'identification globale expérimentale de la connexion est complétée par une analyse numérique détaillée de l'arrachement du goujon. Les résultats de l'étude des ancrages par goujons ont permis d'identifier, en fonction de la température, leur comportement à l'arrachement en distinguant: l'adhérence acier-béton, la rupture de cette liaison, ainsi que les déformations du béton et de l'acier au niveau de la tête et le long de l'interface acier béton. Le comportement vis-à-vis du cisaillement de ce type d'ancrage est caractérisé par une courbe effort-glissement non linéaire de rigidité décroissante avec la température. Pour les ancrages par plats à boudin, et au cisaillement est caractérisé

Il s'agit de concevoir des éléments constructifs en matériaux cimentaires en fabrication additive grande échelle. La précision géométrique et la liberté formelle apportées par le procédé d'impression 3D de pâtes de ciment à propriétés variables permet d'envisager une architecture interne de l'ordre du centimètre pour des éléments constructifs à grande échelle (typiquement de l'ordre du mètre). Pour cela il convient d'établir des cahiers des charges pertinents pour ces éléments, au regard des possibilités constructives (procédé), des propriétés atteignables (mécanique, thermique, acoustique) et de l'intérêt qu'ils peuvent présenter à un niveau architectural et industriel. La première partie du travail porte en particulier sur la conception de parois architecturées, réalisant des performances accrues
This work addresses a particular topic of automation in construction called 3D concrete printing, or additive manufacturing of cementitious materials. It proposes new manufacturing techniques, other than casting or projection, making use of programmed robots to progressively bring the material where it needs to be, without traditional moulds. The associated promises are thus waste reduction, speed and versatility. More precisely we focus on extrusion techniques, they are inspired from a rapid prototyping approach called fused deposition modeling that consists in stacking laces of fresh mortar onto each other to form a three dimensional object.With such a technique, it is possible to "print" the walls of a house inside a gantry structure. This is the main idea proposed today, with promises of productivity, speed and labor cost reduction. This gained popularity in the past few years, businesses and academic projects were born all over the world, research being mostly focused on rheology and mortar formulation. The question of actual usage of such techniques is rarely placed at the center of discussion, whereas it is not clear yet how they will penetrate the market, and more importantly which among the many possible printing processes are more suited to be associated with complete building systems.The house printing idea is a direct and metaphoric transposition of the rapid prototyping method to a larger scale. With the current strategies, involving materials with high cement content, printing a single house in the form of straight or slightly curved walls can be seen as an environmental absurdity. To become a real solution to current housing issues, concrete printing has to bring significant innovation. It is not yet clear if productivity increase will be sufficient to do so. However, if new building products, of novel performances, could be made at a reasonable cost with such techniques, they could become a substantial addition to the building industry. The two courses of action are again material composition and geometry. Provided a very "poor" material is printable, massive straight wall houses can become competitive. Otherwise, material consumption can be decreased by printing walls with a complex and light internal structure. In chapter 4 we have proposed a potential solution to make lighter space structures for single house walls. Chapter 5 is dedicated to its prototyping.Apart from housing, the other main fields of application for building systems with robotic extrusion are infrastructures and public works. Some bridges have already been built. Specific underground structures have also been printed and installed in France, see figure below. For those sectors, complex geometrical context and specificity of prefabricated objects can account for 3D printing perhaps more easily than for housing. Surface finish and second work can indeed become less crucial, while productivity gains can be easily obtained.This work is divided in four chapters, and goes from theoretical to experimental. In chapter 2 we try to circumscribe our topic, namely robotic extrusion for automation in construction, through a state of the art report and some definition attempts. Many strategies are indeed possible to print cementitious materials, and can greatly differ in terms of physical phenomena at stake in the material or technology. This brings us to the subsequent question of actual building systems based on such printing processes. In chapter 3 we propose a classification method, to explore some possible approaches. The goal of this work is to shift the current discussion from the "house printing" approach to a generalized understanding of automated building systems with cementitious extrusion

La prédiction des déformations différées est d’une très grande importance pour l’étude de la durabilité et de l’aptitude au fonctionnement à long terme des structures en béton (ponts, enceintes de confinement de bâtiments réacteurs des centrales nucléaires, etc. ). En effet, elles peuvent être à l’origine de la fissuration, de pertes de précontrainte, d’une redistribution des contraintes et même, plus rarement, de la ruine de l’ouvrage. L’objectif de ce travail est alors de développer des outils de calcul numérique, capable de prédire le comportement différé de structures en béton. Pour cela, un nouveau modèle hydromécanique du béton est développé, intégrant la description des phénomènes de séchage, de retrait, de fluage et de fissuration. La modélisation du retrait de dessiccation est basée sur une approche unifiée du fluage et du retrait. Les modèles de fluage propre et de fluage de dessiccation sont basés sur des mécanismes hysico-chimiques plausibles, se produisant à différentes échelles d’observation de la pâte de ciment. Le modèle de fluage propre est associé à la micro-diffusion de l’eau adsorbée entre la porosité interhydrates et intrahydrates et la porosité capillaire, et au glissement des feuillets de C-S-H à l’échelle des nanopores. Le fluage de dessiccation est induit par la micro-diffusion de l’eau adsorbée à différentes échelles de porosité sous l’effet d’une sollicitation mécanique et hydrique combinée. Le retrait de dessiccation résulte, en effet, de la déformation élastique et différée du squelette solide, sous les effets de la pression capillaire et de la pression de disjonction. Le comportement mécanique du béton fissuré est modélisé en utilisant le formalisme de l’élastoplasticité endommageable orthotrope. La combinaison de ces phénomènes est effectuée dans le cadre de la mécanique des milieux poreux non saturés, en s’appuyant sur le concept des contraintes effectives. Ce modèle a été incorporé dans un code de calcul aux éléments finis. L’analyse du comportement différé d’éprouvettes et de structures en béton et en béton précontraint, soumises à des sollicitations hydriques et mécaniques combinées, est alors présentée
The prediction of delayed strains is of crucial importance for durability and long-term serviceability of concrete structures (bridges, containment vessels of nuclear power plants, etc. ). Indeed, creep and shrinkage cause cracking, losses of pre-stress and redistribution of stresses, and also, rarely, the ruin of the structure. The objective of this work is to develop numerical tools, able to predict the long-term behavior of concrete structures. Thus, a new hydro mechanical model is developed, including the description of drying, shrinkage, creep and cracking phenomena for concrete as a nonsaturated porous medium. The modeling of drying shrinkage is based on an unified approach of creep and shrinkage. Basic and drying creep models are based on relevant chemo-physical mechanisms, which occur at different scales of the cement paste. The basic creep is explicitly related to the micro-diffusion of the adsorbed water between interhydrates and intrahydrates and the capillary pores, and the sliding of the C-S-H gel at the nano-porosity level. The drying creep is induced by the micro-diffusion of the adsorbed water at different scales of the porosity, under the simultaneous effects of drying and mechanical loadings. Drying shrinkage is, therefore, assumed to result from the elastic and delayed response of the solid skeleton, submitted to both capillary and disjoining pressures. Furthermore, the cracking behavior of concrete is described by an orthotropic elastoplastic damage model. The coupling between all these phenomena is performed by using effective stresses which account for both external applied stresses and pore pressures

La France compte' aujourd'hui plusieurs centaines de monuments historiques en béton. Ces batiments, qui pour les plus anciens datent de la fin du XIXe siècle, présentent parfois des états de dégradation importants. Il est urgent d'intervenir pour plusieurs d'entre eux. Les matériaux et les techniques de réparation sont nombreux. Leur choix est conditionné par l'état d'avancement des désordres et par la nature des substrats. L'objectif de cette études est une meilleure compréhension des caractéristiques et des comportements physico-chimique et mécanique d'un système complexe constitué d'un substrat (béton ancien dégradé) et d'un mortier de réparation. Dans cette démarche nous pouvons distinguer trois étapes essentielles : l'identification du matériau substrat, ainsi que l'analyse des causes et l'origine de la détérioration afin d'éviter qu'elles ne réapparaissent après la réparation. Le choix du mortier de réparation adéquat qui assurera sa fonction de réparation sans causer des dégradations au béton adjacent. On parle ici d'une compatibilité entre le matériau de réparation et le substrat. La dernière étape est celle de l'étude du système réparé permettant d'identifier l'influence de différents paramètres sur la stabilité et la durabilité de ce système. Pour atteindre nos objectifs, nous avons mis en IJuvre de nombreuses techniques expérimentales physico-chimiques et mécaniques dont les résultats ont permis de répondre aux questions abordées. Nous avons par ailleurs entrepris une étude numérique visant à renforcer les résultats expérimentaux notamment ceux concernant le comportement du système réparé. La connaissance des propriétés physico-chimiques et mécaniques des substrats et des matériaux de réparation, ainsi que les phénomènes agissant sur le comportement du système réparé nous paraissent un préalable indispensable à la cohérence de notre démarche ; cela nous a apporté de nombreux résultats complémentaires, ouvrant probablement la perspective de nouveaux travaux. L'identification des matériaux de base et de réparation, ainsi que le diagnostic des pathologies ont été effectués en utilisant les techniques physico-chimiques classiques d'analyse et d'observation : MEB, CL, DRX, IRTF, ATD/TG, mesure de porosité, mesure de retrait, etc. La caratérisation de leurs comportements mécaniques s'est appuyée sur des essais de flexion trois points et des essais de compression et de traction uniaxiales. Le choix de ces essais était motivé par la volonté d'appréhender l'évolution de leur comportement à la fois sous sollicitations de type traction et compression. Ces essais ont été définis dans la perspective d'étudier leur comportement mécanique et de caractériser "proprement"leur endommagement. Enfin, nous avons mis au point des essais de traction post-pic dans le but d'étudier la réponse complète en traction des mortiers étudiés. Bien que le manque de temps ne nous ait pas permis de mener à bien leur étude systématique sous ce type de sollicitation, Les résultats probants obtenus sur deux mortiers renforcés aux fibres et un mortier classique ont montré la faisabilité et la fiabilité de ces essais sur les matériaux cimentaires. L'étude du comportment mécanique des éprouvettes composites substrat-mortier de réparation a permis à la fois de dévoiler l'influence de différents paramètres sur le comportement du système réparé et de définir un protocole d'interventtion permettant la réalisation de réparations efficaces et durables. Des essais de compression-cisaillement, de flexion trois points et de traction sur éprouvettes composites substrat-mortier de réparation ont été réalisées. Plusieurs comportements ont été observés dont nous avons proposé les interprétations. L'effet du retrait empêché sur le comportement de l'élément réparé a été simulé à l'aide du code de calcul par éléments finis ABAQUS en se basant sur les résultats expérimentaux obtenus. Nous en avons pu étudier l'influence de différents paramètres tels que l'épaisseur de la couche de réparation, et leur conséquence sur le comportement de l'élément subissant le retrait. Des recommandations pour des réparations durables sont enfin proposées.

En construction mixte acier/béton il convient d'éviter le glissement et le soulèvement à l'interface acier/béton en utilisant des connecteurs qui ne doivent pas participer à la résistance de ruine de la structure, mais ils ne doivent pas se rompre avant le béton. Nous proposons une nouvelle classe intermédiaire relative au connecteur semi-ductile qui s'ajoute aux deux classes réglementaires connecteur ductile et connecteur rigide. Des essais push-out ont été réalisés sur différents types des connecteurs. L'analyse des résultats signale les modes de rupture observés en dégageant un mécanisme de fonctionnement général. Nous avons développé un modèle numérique pour le connecteur en cornière et en goujon assimilé à une poutre console noyée dans le béton. Les résultats sont très satisfaisants. La simulation numérique par éléments finis que nous avons développé montre que les hypothèses retenues et le mécanisme de ruine proposé sont valables. Nous proposons la prise en compte, dans les formules de l'eurocode 4 et celles de la norme du Canada, de coefficients appliqués aux dimensions géométriques des connecteurs qui ont l'avantage de rendre les formules réglementaires mieux adaptées aux résultats expérimentaux

Les développements récents des moyens informatiques permettent d'appréhender le calcul des structures sous chargement complexes en utilisant des modèles de comportements réalistes. Malgré tout les calculs e. F. Classiques, utiles pour la vérification des ouvrages, sont encore lourds à manipuler et ne répondent pas toujours aux exigences de la conception. Dans ce contexte le travail réalisé porte sur l'étude d'une modélisation simplifiée du calcul des structures en béton arme. Les bases de cet outil sont: une description éléments finis multicouche de la structure, un modèle d'endommagement a caractère unilatéral, l'introduction des distorsions liées au cisaillement. Cette modélisation est développée dans le cadre du programme expérimental CASSBA ce qui permet d'apprécier son champ d'application pour le calcul dynamique des bâtiments. Enfin la réponse aux chocs des ouvrages est abordée par l'élaboration et l'implantation d'un modèle de comportement visco-endommageable de conception classique. L'utilité d'un tel modèle est montrée pour la modélisation de l'influence de la vitesse de chargement sur le comportement du matériau ainsi que pour le caractère stabilisant sur réponse numérique des calculs de structures soumises a un choc

Pour qu'un planning soit utile lors de la réalisation du chantier, celui-ci doit intégrer mieux qu'actuellement les conditions de l'éxécution et du travail efféctué. La bonne productivité et la rentabilité d'un chantier de construction dépendent considérablement du planning du cycle de réalisation du gros-oeuvre et de la rotation des matériels de coffrage qui en résulte. Le cycle gros-oeuvre correspond à la période de réalisation des ouvrages verticaux et horizontaux d'un étage courant, cycle pouvant se répéter à chaque niveau. Le planning du cycle est contrôlé par de nombreuses contraintes techniques. Certaines contraintes appélées "contraintes verticales" contrôlent la réalisation des ouvrages verticaux (voiles, poteaux, poutres, etc. ) par rapport à celle des ouvrages horizontaux (zones plancher) du même niveau. D'autres contraintes appelées "contraintes horizontales" contrôlent la réalisation d'ouvrages verticaux d'un même niveau entre eux. La définition du cycle est actuellement effectuée manuellement par des ingénieurs expérimentés capables d'intégrer rapidement les multiples containtes d'éxécution à prendre en compte. Ce travail complexe est long et difficile. Une seule solution est généralement construite si bien que rentabilité et marge financière du chantier en découlent sans réelle possibilité d'optimisation
A plan which is to be useful for a process in the future should be a forecast of the best way to carry out that process. In mulit-storey building this objective is usually achieved by the efficient use of resoureces and depends on the definition of an appropriate plan of repetitive cycle (typical floor network). The typical floor network involves idnetical activities repeated consecutively from one floor to the next. The sequence of works in this type of construction is controlled by many technical constraints. Some of thesconstraints are between works executed on the same stage (horozontal constraints), and some of them are between works executed on different stages (vertical constraints)

Les modèles d'endommagement ont fait l'objet de nombreuses études ces dernières années. En effet, une fois implantes dans un code de calcul, ils permettent de prédire l'état d'endommagement d'une structure sous chargement. Ces modèles peuvent se décliner en une version isotrope ou anisotrope. Dans ce document, nous nous sommes attaches à construire une classe de modèles allant du modèle d'endommagement isotrope à celui anisotrope (le plus général possible). Ce modèle reproduit certaines caractéristiques physiques observées expérimentalement sur les matériaux adoucissants tel que le béton. La méthode de décomposition de l'endommagement sur des microplans permet de décliner le même type de modèle en une version isotrope et une version anisotrope. Cette méthode est basée sur l'établissement des lois de comportement sur les microplans. Afin de voir l'influence de l'anisotropie induite par endommagement sur le comportement mécanique du béton, notre modèle a été implante dans un code éléments finis puis teste sur des exemples précis de la littérature.

La durabilité est devenue un critère important à prendre en compte lors de la conception d’une structure en béton. Tout particulièrement celles construites en milieux aqueux agressifs et soumises aux attaques chimiques tels que les sulfates qui sont connus pour leur pouvoir destructif sur les matériaux cimentaires. L’objectif de ce travail est d’établir un essai représentatif du cas réel et de proposer une étude pertinente afin d’évaluer les paramètres influençant la performance des matériaux cimentaires soumis à une attaque sulfatique externe (ASE). Dans ce cadre, on s’est intéressé aux conditions d’exposition comme la concentration en sulfates de la solution environnante, le temps d’exposition et le pré-conditionnement ainsi qu’aux paramètres liés aux propriétés du matériau comme le type de ciment, les propriétés de la matrice cimentaire, les conditions de cure et les additions minérales. Les différentes mesures originales et analyses (MEB, ATG, Porosimétrie) ont montré que le gypse peut avoir un caractère destructif et expansif au même titre que l’ettringite. Aussi, le degré de saturation a une influence significative sur la cinétique et sur le scénario de la dégradation. Afin de comprendre le mécanisme de dégradation et de suivre le comportement du matériau tout au long du processus de l’attaque, nous avons eu recours à la modélisation numérique du phénomène. On propose une amélioration du modèle Tixier & Mobasher notamment au niveau de la prise en compte de l’endommagement. Ce modèle a été implémenté par la suite dans le code de calcul par éléments finis ‘Comsol Multiphysics afin de suivre la propagation du front de la concentration et de la dégradation. Les résultats numériques sur la diffusion des sulfates et la formation des produits expansifs sont prometteurs
Durability became an important criterion to take into account when designing concrete structures. Particularly those built in aggressive aqueous media and subjected to chemical attacks such as sulphates, which are known for their destructive ability on cementitious materials. The objective of this work is to establish a representative test for the field conditions and to propose a relevant study to evaluate the effect of these parameters on the performance of cementitious materials subjected to an external sulphate attack (ESA). In this frame, we focused on the exposure’s conditions like the sulphate concentration of the surrounding solution, the exposure time and pre-conditioning, and we will study the parameters related to the material properties such as the type of cement, the properties of the cement matrix, the curing conditions and the mineral additions. The different measures and analyses (SEM, TGA, Porosimetry) show that gypsum has a destructive and expansive character as well as ettringite. The saturation degree has also an important influence on the kinetics and on the degradation scenario. In order to understand the degradation mechanism and analyse the behaviour of the material throughout the attack, we propose the numerical modelling of the phenomenon. We propose an improvement for Tixier & Mobasher model on the damage level. This model is then implemented in Comsol Multiphysics’, finite element software to follow the propagation of the concentration and degradation fronts. These numerical results on sulphate diffusion and expansive product formation are promising

Le but de ce travail est d'élaborer une modélisation numérique de la fissuration du béton en tenant compte de l'heterogeneite du matériau. On modélise de manière explicite cette heterogeneite vis-à-vis de la constitution et de l'apparition des fissures par des valeurs aléatoires, et décrit les micro- et macro fissures comme des discontinuités cinématiques. On aboutit a une modélisation, que l'on espère, objective donnant des résultats qui soient peu dépendant du maillage adopte. Ce modèle nous permet de décrire plus pertinemment le processus de fissuration du béton et de donner des informations précises concernant l'ouverture et la position des fissures, ce qui intéresse les ingénieurs du génie civil pour faire un diagnostic de l'état de l'ouvrage endommage. Les résultats numériques obtenus couvrent le domaine des structures en béton, béton arme et béton de fibres. Une grande série d'essais de traction directe a été réalisée sur trois types de bétons pour déterminer les fonctions de distribution de la résistance à la traction et du module d'young en fonction du volume de matériau. Cette étude nous a permis de proposer des expressions analytiques assez générales qui tentent d'accéder aux fonctions de distribution des résistances à la traction, a partir de la résistance en compression, pour n'importe quel type de béton

Dans un premier temps, nous proposons, à partir d’un dispositif électrique qui permet par effet Joule d’élever en température les aciers de construction, de détecter le tracé des câbles de précontrainte et des vides d’injection ainsi que de caractériser la diffusivité thermique du béton d’enrobage par thermographie infrarouge active. Dans un deuxième temps, nous présentons une étude sur la localisation géo-référencée de cavités sous un ouvrage en béton par thermographie infrarouge passive. Tout d’abord, sur la base d’un modèle numérique en différences finies utilisant un schéma ADI , une étude comparative est réalisée sur la détection des câbles par contraste et par thermographie à phase pulsée (TPP). Dans l’étude expérimentale réalisée sur des spécimens de poutre précontrainte, nous montrons que la TPP améliore, grâce à l’analyse des images des déphasages fréquentielles, la détection des câbles lorsque le béton d’enrobage est dégradé ainsi qu’en présence de vides d’injection. A partir des mêmes données expérimentales, la caractérisation du béton d’enrobage sain et un béton dégradé est réalisée à l’aide d’une méthode inverse. Les résultats montrent que les diffusivités thermiques estimées sont proches de celles mesurées en laboratoire. En ce qui concerne la démarche d’une localisation géo-réféncée de cavités dans un ouvrage de grande taille, une méthodologie basée sur une étude bi-temporelle est présentée. Les résultats montrent une concordance importante des anomalies thermiques relevées en surface et la présence de cavités observées en sous face de l’ouvrage
This work deals with the study of infrared thermography as a non destructive testing method in order to detect defect in concrete buildings. First time, the aim is to detect tendons and empty duct and characterise the thermal diffusivity of reinforced concrete by active thermography. Pulsed Phase Thermography (PPT) is used to increase the detection by the analyse of phase images in low frequencies. The thermal diffusivity is identified by iterative inverse method Gauss Seidel and numerical model. This method minimise the sum of a least square function defined as the difference between measurements and a model results. Based on an exhaustive study of sensitive coefficients, the experimental mode is optimally designed. Second time, by passive thermography, we try to detect flaws under concrete slabs using time sequential thermography. To obtain accuracy location, the thermal images are associated to a topographical reference

Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse portent sur la modélisation et la compréhension du comportement des structures en béton soumises à des chargements de type cyclique et dynamique. Le programme expérimental camus (maquette de bâtiment a échelle 1/3), réalisé sur la table sismique du CEA-Saclay, nous a permis, par une confrontation avec des simulations numériques, de mettre en avant les deux points sensibles du calcul que sont : la prise en compte physique des phénomènes d'amortissement ainsi que la détermination objective d'un critère de ruine sur structure. Afin d'améliorer la prédiction des calculs numériques, le présent travail tente de diminuer l'importance d'une matrice globale d'amortissement au profit d'une représentation locale des dissipations. Ainsi l'hystérésis du matériau, dérivant du frottement entre lèvres de fissures, est décrite par un couplage entre le niveau d'endommagement et la présence de contraintes de frottement sur les plans de décohésion. Ce modèle local, établi dans le cadre de la thermodynamique des processus irréversibles, permet de relocaliser la dissipation dans les zones sollicitées et de la corréler au niveau de fissuration. L'implantation numérique du modèle a été réalisée dans un code ef de type poutre multicouches et validée sur des essais de flexion 3 points sur poutres en béton arme. La prise en compte d'un critère de ruine nous a conduits à la question de la localisation des déformations dans des contextes de dynamique lente et rapide. Dans ce but, un modèle visco-endommageable a été implante dans un code de dynamique explicite tridimensionnel permettant de traiter ce problème pour des chargements a grande vitesse de déformation.

Cette thèse en Histoire de l'art, réalisée sous la direction de B. Foucart, porte sur l'histoire de la construction en béton armé avant la Première Guerre mondiale, et plus spécifiquement sur l'activité de la firme Hennebique dont l'essor est étroitement lié à celui du matériau. Promoteur en 1892 d'un nouveau système de construction, François Hennebique (1842-1921) se trouve en effet, à la fin du siècle, à la tête d'une puissance firme d'ingénierie, véritable multinationale, qui ne cesse de croitre jusqu'à 1914. L'ampleur de l'organisation qu'il met en place afin de diffuser ses brevets, le nombre et la variété des ouvrages qu'il réalise à travers le monde, la notoriété, enfin, de sa maison le démarquent nettement de ses concurrents. Cependant, malgré cette renommée, l'œuvre d'Hennebique n'a, jusqu'à présent, été qu'effleurée par les chercheurs : le déverrouillage récent des archives de la société béton armé Hennebique nous a permis d'étudier de manière approfondie les multiples aspects de l'activité de la firme, éclairant ainsi, de manière plus générale, le développement de l'emploi du nouveau matériau qu'est, au tournant du siècle, le béton armé. Nous avons cherché, dans le cadre de cette thèse, à porter un regard nouveau sur l'évolution de la notion de "système constructif" vers celle d'un "matériau" accédant progressivement à son autonomie. Ce travail consiste, à partir de la plateforme d'observation qu'est l'entreprise Hennebique, à mieux cerner la place et le rôle des principaux acteurs (entrepreneurs, architectes, ingénieurs) de cette transformation qui conditionne l'histoire du béton armé.

Une procedure experimentale permettant de coupler des investigations physico-chimiques et mecanique est mise au point puis utilisee pour suivre l'evolution des caracteristiques de la liaison acier-beton en fonction du temps et sous l'influence d'actions endogenes et exogenes. Le modele experimental est une eprouvette mixte constituee de deux matrices de mortier separees par une plaque d'acier, a l'etat de surface maitrise. L'inclinaison de la plaque par rapport a l'axe longitudinal de l'eprouvette mixte est variable, ce qui permet d'obtenir, avec un effort axial impose, plusieurs combinaisons de contraintes normales et tangentielles dans la zone de contact acier beton. La premiere partie de ce travail est consacree d'une part a l'etude theorique du champ des contraintes a l'interface du modele propose, et d'autre part a une verification experimentale effectuee sur une eprouvette instrumentee par des jauges de deformations. Dans la seconde partie le modele experimental est utilise pour suivre l'evolution de la liaison acier-beton d'eprouvettes comportant des plaques metalliques presentant divers etats de surface. Apres rupture l'interface metal beton est analysee par diffractometrie des rayons x, par microsonde electronique, et observee par microscope electronique a balayage. Les resultats obtenus montrent que l'etat de surface de la plaque et la formation des composes d'interaction, lorsque le metal reagit avec le ciment, se traduisent par une modification de la resistance mecanique de la liaison. La meme procedure est appliquee a des eprouvettes soumises pendant un temps significatif a une action couplee mecanique et chimique. Les premiers resultats montrent qu'a long terme la liaison pourrait etre alteree

L'objectif principal de notre travail est de contribuer a l'etude des caracteristiques de la liaison d'adherence entre les barres d'acier et le beton de hautes performances. Ce beton est obtenu par l'introduction d'une poudre appelee fumee de silice condensee en association avec un fluidifiant (polymelamine). Nous avons mene nos travaux sur deux types d'essai d'adherence en distinguant les deux aspects essentiels du role joue par la liaison armature-beton (adherence-ancrage et adherence-fissuration). Dans la premiere partie nous avons fait varier les parametres entrant en jeu dans la liaison acier-beton (longueur d'enrobage, diametre de la barre, resistance du beton d'enrobage, rugosite de la barre), les resultats de cette etude nous ont permis de mettre en evidence le role des parametres constitutifs de la liaison acier-beton, dont nous avons pu deduire les lois definissant les variations de la contrainte tangentielle moyenne en fonction du glissement relatif de la barre. Dans la deuxieme partie nous avons analyse les performances de l'adherence-fissuration en les evaluant caracteristiques de fissuration du beton d'enrobage (espacement et ouverture des fissures). Une etude comparative a ete realisee entre des tirants en beton de hautes performances et beton ordinaire, pour apprecier l'effet produit sur l'espacement et l'ouverture des fissures par une augmentation de resistance et de rigidite du beton constitutif du tirant

Dans ce travail, nous avons tout d'abord étudié l'influence des principaux paramètres tels que le mode de construction de la dalle de compression, l'état de surface des substrats, la nature de l'adhésif et l'épaisseur irrégulière du joint sur les performances mécaniques des poutres mixtes collées de 3. 3 m de portée. L'instrumentation par des jauges électriques et des capteurs inductifs nous a permis de déterminer la répartition des déformations dans les corps d'épreuve ainsi que de mesurer le glissement et le soulèvement relatifs de la dalle par rapport au profilé métallique. Ensuite, nous avons réalisé un test expérimental en flexion trois points sur une poutre mixte collée de 8. 5 m de portée afin d'analyser le comportement mécanique de la structure collée en vraie grandeur. Nous montrons qu'en utilisant un adhésif époxyde au comportement rigide comme élément d'assemblage dans les poutres mixtes acier-béton et en appliquant un sablage des surfaces des deux substrats, le collage peut assurer une connexion parfaite entre l'acier et le béton. Nous montrons également que la dalle de compression peut être réalisée par plusieurs éléments, en béton préfabriqué, collés bout à bout. Et finalement, en comparant le comportement mécanique des poutres mixtes collées avec une épaisseur irrégulière du joint dans le sens transversal et longitudinal avec celui d'une poutre mixte collée avec une épaisseur de joint régulière, on peut tolérer une variation de l'épaisseur du joint d'adhésif d'une amplitude de 2 mm dans le sens transversal et de 4 mm dans le sens longitudinal de la poutre. En conclusion, le collage peut se substituer aux connecteurs métalliques et assurer la mixité recherchée
This study concerns the experimental and theoretical analysis of the mechanical behaviour of the steel-concrete composite beams assembled with an adhesive joint. First, we studied the effect of the main parameters such as the construction method of the concrete slab, the surface state of the substrates, the adhesive nature and the irregular thickness of the adhesive joint on mechanical performances of the glued composite beams of 3. 3 m of span. The use of strain gauges and inductive sensors enabled us to characterize the strains distribution in these beams and to measure the relative displacements between concrete slab and steel girder. In the second time, we carried out a bending experimental test on a full-scale of glued composite beam, (8. 5 m of span) in order to analyze the mechanical behaviour of the full-scale glued structure. Using an epoxy adhesive with the rigid behaviour to bond concrete slab to steel girder and sanding the surfaces of the two substrates steel and concrete, we showed that the connection by bonding with adhesive can ensure a perfect connexion between steel and concrete. We also showed that the concrete slab can be carried out by several precasted concrete elements glued together. Finally, the comparison beteween the mechanical behavior of the composite beams glued with an irregular thickness of the adhesive joint, in the transverse and longitudinal direction, and that of a composite beam glued with a regular thickness of adhesive joint, allowed us to tolerate a variation in the thickness of the adhesive joint of 2 mm in the transverse direction of the beam and of 4 mm in the longitudinal one. In conclusion, bonding can replace the metal connectors and allows to concrete slab and steel girder to act as unit alone

Le but de cette thèse est l'étude prédictive par calcul aux éléments finis des effets de la fissuration à l'échelle de structures en béton armé et précontraint soumises à des chargements statiques, cycliques et dynamiques. Il s'agit d'une part de préciser les lois de comportement des matériaux constitutifs de ces structures, et d'autre part de développer des outils numériques adaptés. Pour la modélisation du comportement du béton, un modèle du comportement macroscopique est présenté, couplant la plasticité à l'endommagement. Pour la partie plastique, il s'agit d'adapter la loi élastoplastique au comportement spécifique du béton. La (micro)fissuration du matériau est représentée à l'échelle macroscopique en termes de déformations plastiques, et l'apparition et l'évolution du dommage par l'évolution de variables plastiques. En particulier, la porosité plastique modélise la variation irréversible de l'espace poreux connecté créé par (micro)fissuration. Cette signification physique est à la base du couplage phénoménologique de la plasticité et de l'endommagement : les effets du dommage sont modélisés par une variation des caractéristiques élastiques fonction de la variable d'endommagement choisie : la porosité plastique. Cette loi de comportement est utilisée au sein d'un élément fini particulier : l'élément poutre multifibre, issu de l'extension des approches multicouches au cas tridimensionnel. L'outil numérique développé permet de prendre en compte des phénomènes non-linéaires tant matériels que géométriques dans l'analyse de structures à poutres sous des chargement divers avec un temps de calcul raisonnable. Pour l'application au cas des structures en béton précontraint, la formulation prend en compte des déplacements relatifs (glissement) entre câble précontraint et béton : la précontrainte est traitée comme un problème de condition aux limites à l'interface acier-béton. Ces développements sont mis en oeuvre dans un code de calcul par éléments finis. Au travers d'exemples d'applications numériques, le domaine d'application et les limites des outils proposés sont précisés. Ces outils se veulent une aide à la conception pour les ingénieurs, dans les études prédictives des effets du dommage à l'échelle des structures.

L'importance du nombre d'ouvrages atteints d'alcali-réaction en France a conduit le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC) et Electricité de France (EDF) à développer une vaste étude expérimentale afin de calibrer et valider les méthodologies de re-calcul d'ouvrages atteints et pouvoir répondre aux questions concernant la pérennité, la sécurité et l'aptitude au service des structures dégradées par cette pathologie. L'étude de la bibliographie concernant le développement de cette réaction chimique dans les bétons et ses effets sur les structures, a conduit à définir un programme ambitieux pour mesurer précisément le développement de l'alcali-réaction dans six structures modèles, en caractérisant notamment l'effet de deux paramètres majeurs : les apports d'eau et les contraintes. A l'occasion de ce programme, trois moyens de mesures innovants nécessaires aux suivis hydrique et mécanique de ces structures ont été conçus et qualifiés : -un banc de pesage, afin de mesurer les variations de masse globale de poutres de 900 kg avec une précision de 10 g, -un banc de gammadensimétrie mobile, pour déterminer des profils de variation relative de masse dans leur hauteur, -des extensomètres à corde vibrante sans raideur, de différentes bases de mesure, pour mesurer leurs déformations locales et globales. Un nombre important de mesures "classiques" a également été réalisé, tant sur les poutres modèles que sur des éprouvettes. Cette étude a permis de constituer une banque de données importante, utilisable par de nombreux acteurs du Génie Civil puisqu'elle concerne les déformations de structures endommagées par l'alcali-réaction mais également les transports hydriques dans des structures de béton et les déformations de structures en bétons non atteints d'alcali-réaction. Ce suivi a apporté de nouveaux enseignements directement utilisables pour l'expertise et l'évaluation de la dégradation des ouvrages atteints concernant : -l'évolution des caractéristiques mécaniques d'un béton réactif représentatif de celui d'ouvrages d'art français, -la méthodologie de l'essai d'expansion résiduelle, -les effets d'un gradient d'humidité sur le comportement de structures en béton, -les effets d'apports d'eau tardifs sur le comportement d'ouvrages atteints, -l'influence de l'état de contraintes sur l'amplitude et la cinétique des expansions dues à l'alcali-réaction, que ces contraintes mécaniques soient dues au fonctionnement de l'ouvrage, à la présence d'armatures, à des conditions hydriques variables, -et finalement, l'impact de cette pathologie sur la résistance mécanique des structures atteintes
A large scale experimental program has been carried out at the Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC), with Electricité de France (EDF) as a partner, in order to validate methodologies of mechanical reassessment of real structures damaged by Alkali-Silica Reaction (ASR) and thus answer to the needs of owners of civil engineering structures (bridges, dams, pavements). The final aim is to improve calculation tools in order to determine the evolution of ASR affected structures. Major features of this study were to point out the water driving effect and the compressive stresses consequences on swellings due to ASR. Thus, the hydro-chemo-mechanical behaviour of six instrumented laboratory structures has been monitored during a two years experimentation. Three specific devices have been designed to achieve the numerous measurements, in order to evaluate water movements in concrete and structural behaviours of the six structures : -the weighing device allows to measure the mass variations of the 900 kg beams, with a 10 g accuracy, -the gammadensitometry equipment is used to determine the relative mass variations along the height of the beams, -specific stiffness vibrating wire sensors achieve deformation measurements in the beams. Other current or improved techniques have been also used in order to complement the characterisation of the behaviour of the beams, and to quantify chemo-mechanical data related to the two concrete mixtures during two years. This laboratory experimental survey has collected numerous results to document both moisture and chemo-mechanical deformations, which builds a useful data bank in order to validate models. At last, measurements have increased knowledge useful for expert evaluation of ASR-affected structures about : -mechanical properties evolution of concrete mixture damaged by ASR, -methodology of residual expansion tests, -effects of moisture gradient in ASR-damaged structures, -consequences of late water supply on ASR progress in structures already damaged, -range and time-evolution of ASR swellings under specific stress states, due to mechanical loads, reinforcement or various environmental conditions, and, at last, the effect of this chemical reaction on the mechanical strength of damaged structures

Le travail présenté dans ce mémoire concerne la réponse sismique d'ossatures non contreventées en portiques métalliques ou en portiques mixtes acier-béton, influencée par le comportement des assemblages. Les assemblages, de type poutre-poteau, en acier ou la partie en acier des assemblages mixtes sont réalisés par des platines d'extrémités boulonnées, utilisant des boulons H. R. à serrage contrôlé. La première partie de l'étude, à caractère expérimental, relate plusieurs séries d'essais effectués à Rennes et à Timisoara ; son objectif est de rechercher des dispositions constructives appropriées en vue d'obtenir un meilleur comportement ductile des assemblages métalliques et mixtes, soumis à des chargements de types monotone et cyclique, ces chargements pouvant être symétriques ou fortement dissymétriques. Une attention particulière est accordée à certains points de détails des assemblages : partie inférieure de la platine boulonnée au moyen d'essais élémentaires de type " T-stub ", type de chanfrein à exécuter pour le soudage des poutres à la platine, renforcement du panneau d'âme du poteau métallique par des doublures, etc. Cette étude a permis de confronter les résultats de l'expérience aux modèles de calcul des normes actuelles, et de proposer quelques recommandations et formules simples permettant un meilleur comportement dissipatif. Une deuxième partie porte sur le calibrage des modèles numériques à l'aide du logiciel DRAIN 2DX, par rapport aux résultats des essais expérimentaux. En utilisant un modèle à fibres pour les éléments de type poutre-poteau, et en intégrant les caractéristiques mesurées des matériaux, on peut arriver à un bon accord avec les résultats d'essais. Pour les assemblages proprement dits, un modèle sophistiqué, basé sur une courbe enveloppe de réponse multi-linéaire incluant un comportement cyclique dégradable conduit également à une simulation convenable des courbes réelles moment-rotation. Dans la troisième partie, qui s'appuie sur des analyses non linéaires dynamiques et sur des données d'accélérogrammes du sol, on s'efforce de tirer parti des comportements des assemblages métalliques et mixtes expérimentés en laboratoire. Cinq portiques, dont un métallique et quatre mixtes sont analysés, en considérant les poutres reliées aux poteaux par des assemblages ayant des comportements similaires à ceux expérimentaux, donc plus ou moins rigides et/ou plus ou moins résistants. L'emplacement des structures a été supposé dans des zones de nature et d'intensité sismiques différentes, en particulier la France et la Roumanie. Les réponses des structures sont jugées en termes d'exigences portant sur les rotations élasto - plastiques des zones dissipatives et les déplacements relatifs entre étages. La réponse en ductilité globale est traduite en termes de facteur de comportement q et de rendement sismique η
The work presented in this report concerns the seismic response of moment resisting steel or composite steel-concrete frames, influenced by the behaviour of their joints. The steel of the beam-to-column joints or the steel part in the case of composite joints are realised by bolted end-plate connections, using HSF bolts with controlled preloading. The first part of the study, having an experimental character, relates several series of tests, performed at Rennes and at Timisoara; its objective is to research the appropriate constructive layouts for an improved ductile behaviour of the steel and composite end-plate beam-to-column connections under monotonic and cyclic types of loading, under symmetrical or strongly unsymmetrical conditions. A particular attention is given to some detail points of the connections: the inferior part of the end-plate, by means of basic experimental tests on “T-stub” subassemblies, bevel type used for welding of beams to the end plates, the reinforcing of the column steel panel of the steel column by doubling plates, etc. This study allowed us to compare the experimental results with those of the models proposed by recent codes and to propose some recommendations and simple formulae in order to permit a better dissipative behaviour. A second part concerns the calibration of numerical models, by the help of DRAIN 2DX computer code, according to the results of the experimental tests. In the case of beam-columns type of elements, using a fibre model and including the measured characteristics of the materials it was proved that we can arrive to a good agreement as compared to the experimental results. As for the connections themselves, a sophisticated model, based on a multi-linear envelope curve of response and including a degrading cyclic behaviour, leads also to an adequate simulation of the real moment-rotation response curves. Into the third part, based on the dynamic non-linear analyses and on soil accelerograms, we try to take advantage of the behaviour of the steel and composite connections tested in laboratory. Five moment frames, from which one metallic and four composite are analysed, considering the beams jointed to columns by connections having a similar behaviour of those tested experimentally, so more or less rigid and/or more or less resistant. The location of the structures was supposed in zones having different nature and seismic levels, particularly in France and Romania. The responses are judged in terms of the required élasto-plastic rotation of the dissipative elements and by the required inter-story drifts. The global ductility response is interpreted in terms of the behaviour factor q and of the seismic performance factor η

Dans les ouvrages du Génie Civil, l'acier est couvert par un film protecteur constitué d'oxydes de fer. Une pénétration des agents agressifs externes peut déstabiliser ce film et provoquer l'initiation de la corrosion. Lorsque la couche des oxydes s'épaissit du fait de la corrosion métallique une réduction de la section d'acier, une perte de ductilité, une perte d'adhérence ou une fissuration du béton peuvent se produire. La capacité portante diminue et le mécanisme de ruine des éléments d'ouvrage peut changer. Le besoin est alors de comprendre des mécanismes de la corrosion afin de réaliser une ré-évaluation de la durée de vie des ouvrages en béton armé soumis à la corrosion
In the reinforced concrete structures, by nature, the reinforcing steel is covered with a protective film consisted of iron oxides. Penetration of aggressive externat agents can destabilize the film and initiale corrosion. When the layer of corrosion products grows around of the steel, loss of the rebat cross-section which is transformed into rust, decrease of rebat ductility, cracking and delamination of the concrete and loss of bond between concrete and reinforcement can be observed. The mechanical load capacity decreases and the ruin mechanism of concrete structures can change. The necessity is Io understand phenomena due to corrosion in order to perform a re-evaluation of the service lifetime of the reinforced concrete structures attacked by the corrosion

Le comportement du béton peut être en première approximation décrit par un modèle élastique fragile endommagé. Il présente une anisotropie matérielle induite qui dépend surtout du chemin de chargement. Un tenseur du second ordre symétrique D est utilisé pour représenter l'évolution anisotrope de l'endommagement. Nous partons d'une écriture basée sur la notion des contraintes effectives qu'on applique dans un cas de sollicitation en traction torsion. L'obtention d'un modèle de comportement symétrique entre traction et compression conduit à proposer d'autres formes de représentation des contraintes effectives contenant le signe des contraintes principales et une seconde variable d'endommagement scalaire D permettant ainsi à l'endommagement d'agir différemment en traction et en compression

Depuis plusieurs années, la société MATIERE développe un nouveau type de renforcement des structures en béton reposant sur l'utilisation d'aciers plats crantés en substitution des aciers ronds à haute adhérence habituellement utilisés. Ce travail entre dans le cadre du programme de Recherche - Développement des techniques couvertes par les brevets de M. Marcel MATIERE. L'intérêt de ces nouveaux aciers plats crantés réside principalement dans leur géométrie qui permet d'envisager de nouvelles dispositions constructives associées à un gain sur l'épaisseur de béton, notamment au niveau de l'enrobage. Ces aciers sont principalement destinés aux éléments de type dalle ou aux voiles minces où ils permettront de réaliser les économies de béton les plus significatives. Cependant, aucune norme ou règlement ne prend en compte, à ce jour, ces nouveaux aciers. Une étude scientifique validée, principalement basée sur la modélisation numérique, s'est avérée nécessaire pour d'une part modéliser et comprendre l'interaction entre l'acier plat et le béton et, d'autre part, pour justifier que les méthodes de calcul traditionnelles restent applicables à ce genre de renforcement. Dans le cadre de la problématique de la fissuration, une stratégie de modélisation reposant sur une approche probabiliste multi-échelles a été développée. Cette approche multi-échelles ne consiste pas à développer une modélisation qui inclut, dans son formalisme, toutes les échelles, depuis l'échelle très locale jusqu'à l'échelle globale (une structure complète), mais à développer une panoplie de modélisations qui apportent des informations pertinences à l'échelle d'analyse choisie. Quelle que soit l'échelle considérée, la modélisation est succeptible de donner des informations sur l'ouverture et l'espacement de fissures. L'aspect probabiliste est essentiellement lié à l'hétérogénéité du matériau béton. Les modèles développés permettent aussi de tenir compte des effets d'échelle, propres aux matériaux hétérogènes, qui jouent un rôle prépondérant dans le comportement des structures en béton. Le travail de recherche a donc consisté à développer des outils de modélisation du comportement d'interface en parfaite cohérence avec l'échelle de modélisation des phénomènes envisagés, notamment au regard des processus de fissuration des structures renforcées par aciers plats. La démarche scientifique s'est appuyée sur une identification des paramètres de la modélisation par analyse inverse effectuée sur la base de résultats d'essais expérimentaux réalisés sur de grands tirants en béton armé par aciers plats. Les outils de modélisation ont ensuite été validés sur des modélisations du comportement en flexion de poutres-dalles de grandes dimensions comparées à des résultats d'essais expérimentaux. L'ensemble des essais expérimentaux, nécessaires à cette étude, ont été réalisés par Polytech' Clermont à la demande de l'entreprise MATIERE

Le présent mémoire est issu d’une collaboration entre le Ministère des Transports du Québec (MTQ) et le Centre de Recherche sur les Infrastructures en Béton (CRIB) de l’Université Laval lors du réaménagement de l’échangeur Dufferin-Montmorency. La démolition de certaines structures dont la vie utile n’était pas à terme a permis de recueillir une grande quantité d’informations sur l’état d’une structure en béton précontraint du réseau autoroutier québécois. Dans le 5ième chapitre, on y regroupe les observations particulières sur les éléments de précontrainte qui sont habituellement inaccessibles pour l’inspection. Dans le 7ième chapitre, on propose une classification des conditions d’exposition des divers éléments structuraux investigués ainsi qu’une technique numérique pour la prédiction du temps nécessaire avant l’initiation de la corrosion. Les 8ième et 9ième chapitres regroupent les discussions sur l’état de cette structure qui a la particularité d’avoir une portion n’ayant jamais été mise en service.
This work has been possible due to collaboration between the Ministère des Transports du Québec and the Centre de Recherche sur les Infrastructures en Béton de Université Laval at the restructuration of Dufferin-Montmorency overpass. The demolition of structures that haven’t reached their total service life time allowed the production of a great quantity of information on a prestressed structure of the Quebecer road network. In chapter 5, observations on prestressed structures have been grouped. This kind of information is, most of time, unavailable on an existing structure due to impossible inspection. In chapter 7, a classification of different exposure conditions of the inspected structural elements is showed as well as a numerical technique for predicting the time before corrosion starts. The last two chapters relate discussions on the actual state of this structure which is particular because one section has never been exposed to traffic.

Ce travail concerne une étude expérimentale et théorique du comportement en flexion de tubes métalliques remplis de béton. Des essais en flexion circulaire monotone et alternée sont réalisés sur des éléments structuraux du type poutre constitué d'un tube avec ou sans diaphragme aux deux extrémités. Ces tubes sont remplis de béton et aucune connexion acier-béton autre que les deux diaphragmes, n'est réalisée. Les essais sous chargement monotone ont permis, d'une part, l'analyse du 5lissement à l'interface acier-béton et d'autre part, l'étude du comportement post-critique de la semelle comprimée en contact avec le béton. Les essais sous chargement alterné ont permis d’étudier la collaboration du béton avec le tube métallique à différents stades du chargement et au cours des cycles. Un modèle théorique du comportement de ces éléments sous chargement monotone est élaboré. Ce modèle tient compte de l'effet du glissement à l'interface acier-béton et du comportement post-critique de la semelle comprimée en contact avec le béton. Certaines hypothèses introduites dans ce modèle théorique sont issues des observations expérimentales. La comparaison des résultats issus de cette modélisation avec ceux obtenus lors des essais a permis une meilleure compréhension du comportement de ces éléments.

Le comportement à l’effort tranchant des structures en béton armé est un sujet étudié depuis plus d’un siècle. Bien qu’aujourd’hui la compréhension du comportement de ces structures s’est considérablement améliorée, aucune théorie universellement acceptée ne permet de considérer l’ensemble des phénomènes régissant leur comportement à l’effort tranchant. L’étude réalisée dans cette thèse montre que ces théories sont insuffisantes pour prédire le comportement des structures post-renforcées à l’effort tranchant. Une meilleure compréhension des différents mécanismes de résistance à l’effort tranchant agissant dans ce type de structure est donc requise. Les méthodes de post-renforcement étudiées consistent à forer des ouvertures à l’intérieur d’une dalle épaisse afin d’y ancrer des barres de renforcement. Selon le type d’ancrage utilisé, les méthodes de post-renforcement peuvent se départager en deux catégories. Un renforcement est dit adhérent lorsque l’ancrage est assuré par un adhésif permettant de transférer l’effort le long des barres au béton. Un renforcement est dit non adhérent lorsque le transfert d’effort s’effectue uniquement à l’extrémité des barres, à l’endroit où un ancrage mécanique assure une butée entre les barres et le béton. L’étude des méthodes de post-renforcement a montré que celles-ci peuvent augmenter significativement la résistance des éléments postrenforcés. Or, le comportement des barres de post-renforcement affecte le comportement à l’effort tranchant et les mécanismes de résistance. Les théories actuelles permettant de prédire la résistance à l’effort tranchant s’appliquant aux structures renforcées d’étriers conventionnels ne peuvent être utilisées directement. L’objectif de cette thèse est donc de développer un modèle permettant d’évaluer le comportement et la résistance à l’effort tranchant des structures en béton armé post-renforcées. L’étude des membrures en béton post-renforcées de barres adhérentes fait l’objet de la première partie de cette thèse. En s’appuyant sur les essais expérimentaux réalisés antérieurement à l’Université Laval, des lois de comportement et des modèles numériques permettant d’analyser l’adhérence des barres collées ont été développés. En incluant ces lois comportementales dans des analyses non linéaires par éléments finis, la réponse et les mécanismes de résistance à l’effort tranchant ont été étudiés. Le développement d’outils mathématiques permettant d’évaluer le comportement de barres collées a permis de proposer une méthode de calcul de la résistance à l’effort tranchant. Cette méthode considère l’effet du comportement en adhérence sur la résistance à l’effort tranchant offerte par l’armature de cisaillement, Vs, et par le béton, Vc. Une quantité minimale d’armature de cisaillement ainsi que des critères d’espacement adaptés à ce type de renforcement adhérent ont également été proposés. Cette méthode a permis de mieux prédire la résistance des éléments post-renforcés de barres adhérentes. En deuxième partie de cette thèse, les mécanismes de résistance à l’effort tranchant des éléments en béton armé post-renforcés de barres non adhérentes ont été étudiés. Pour ce faire, le comportement expérimental des éléments testés a été examiné puis comparé aux résultats des analyses non linéaires par éléments finis. Bien que la norme S6-14 ne permet pas de prédire la résistance des éléments post-renforcés, le comportement et la résistance de ces structures ont pu être prédits adéquatement par des analyses par éléments finis. L’analyse des essais expérimentaux et des modèles éléments finis ont montré que l’effort tranchant repris par les barres transversales est directement proportionnel à l’ouverture des fissures, à la rigidité des ancrages et à la précontrainte verticale du post-renforcement. Un modèle est proposé afin d’évaluer l’effort reprit par ces barres en fonction de ces paramètres. Les analyses numériques par éléments finis montrent également que l’effort tranchant est essentiellement repris par les barres transversales non adhérentes, la bielle de compression directe agissant dans la zone de béton non fissurée et, dans une moindre proportion, par l’enchevêtrement des granulats .
Le comportement à l’effort tranchant des structures en béton armé est un sujet étudié depuis plus d’un siècle. Bien qu’aujourd’hui la compréhension du comportement de ces structures s’est considérablement améliorée, aucune théorie universellement acceptée ne permet de considérer l’ensemble des phénomènes régissant leur comportement à l’effort tranchant. L’étude réalisée dans cette thèse montre que ces théories sont insuffisantes pour prédire le comportement des structures post-renforcées à l’effort tranchant. Une meilleure compréhension des différents mécanismes de résistance à l’effort tranchant agissant dans ce type de structure est donc requise. Les méthodes de post-renforcement étudiées consistent à forer des ouvertures à l’intérieur d’une dalle épaisse afin d’y ancrer des barres de renforcement. Selon le type d’ancrage utilisé, les méthodes de post-renforcement peuvent se départager en deux catégories. Un renforcement est dit adhérent lorsque l’ancrage est assuré par un adhésif permettant de transférer l’effort le long des barres au béton. Un renforcement est dit non adhérent lorsque le transfert d’effort s’effectue uniquement à l’extrémité des barres, à l’endroit où un ancrage mécanique assure une butée entre les barres et le béton. L’étude des méthodes de post-renforcement a montré que celles-ci peuvent augmenter significativement la résistance des éléments postrenforcés. Or, le comportement des barres de post-renforcement affecte le comportement à l’effort tranchant et les mécanismes de résistance. Les théories actuelles permettant de prédire la résistance à l’effort tranchant s’appliquant aux structures renforcées d’étriers conventionnels ne peuvent être utilisées directement. L’objectif de cette thèse est donc de développer un modèle permettant d’évaluer le comportement et la résistance à l’effort tranchant des structures en béton armé post-renforcées. L’étude des membrures en béton post-renforcées de barres adhérentes fait l’objet de la première partie de cette thèse. En s’appuyant sur les essais expérimentaux réalisés antérieurement à l’Université Laval, des lois de comportement et des modèles numériques permettant d’analyser l’adhérence des barres collées ont été développés. En incluant ces lois comportementales dans des analyses non linéaires par éléments finis, la réponse et les mécanismes de résistance à l’effort tranchant ont été étudiés. Le développement d’outils mathématiques permettant d’évaluer le comportement de barres collées a permis de proposer une méthode de calcul de la résistance à l’effort tranchant. Cette méthode considère l’effet du comportement en adhérence sur la résistance à l’effort tranchant offerte par l’armature de cisaillement, Vs, et par le béton, Vc. Une quantité minimale d’armature de cisaillement ainsi que des critères d’espacement adaptés à ce type de renforcement adhérent ont également été proposés. Cette méthode a permis de mieux prédire la résistance des éléments post-renforcés de barres adhérentes. En deuxième partie de cette thèse, les mécanismes de résistance à l’effort tranchant des éléments en béton armé post-renforcés de barres non adhérentes ont été étudiés. Pour ce faire, le comportement expérimental des éléments testés a été examiné puis comparé aux résultats des analyses non linéaires par éléments finis. Bien que la norme S6-14 ne permet pas de prédire la résistance des éléments post-renforcés, le comportement et la résistance de ces structures ont pu être prédits adéquatement par des analyses par éléments finis. L’analyse des essais expérimentaux et des modèles éléments finis ont montré que l’effort tranchant repris par les barres transversales est directement proportionnel à l’ouverture des fissures, à la rigidité des ancrages et à la précontrainte verticale du post-renforcement. Un modèle est proposé afin d’évaluer l’effort reprit par ces barres en fonction de ces paramètres. Les analyses numériques par éléments finis montrent également que l’effort tranchant est essentiellement repris par les barres transversales non adhérentes, la bielle de compression directe agissant dans la zone de béton non fissurée et, dans une moindre proportion, par l’enchevêtrement des granulats .
Le comportement à l’effort tranchant des structures en béton armé est un sujet étudié depuis plus d’un siècle. Bien qu’aujourd’hui la compréhension du comportement de ces structures s’est considérablement améliorée, aucune théorie universellement acceptée ne permet de considérer l’ensemble des phénomènes régissant leur comportement à l’effort tranchant. L’étude réalisée dans cette thèse montre que ces théories sont insuffisantes pour prédire le comportement des structures post-renforcées à l’effort tranchant. Une meilleure compréhension des différents mécanismes de résistance à l’effort tranchant agissant dans ce type de structure est donc requise. Les méthodes de post-renforcement étudiées consistent à forer des ouvertures à l’intérieur d’une dalle épaisse afin d’y ancrer des barres de renforcement. Selon le type d’ancrage utilisé, les méthodes de post-renforcement peuvent se départager en deux catégories. Un renforcement est dit adhérent lorsque l’ancrage est assuré par un adhésif permettant de transférer l’effort le long des barres au béton. Un renforcement est dit non adhérent lorsque le transfert d’effort s’effectue uniquement à l’extrémité des barres, à l’endroit où un ancrage mécanique assure une butée entre les barres et le béton. L’étude des méthodes de post-renforcement a montré que celles-ci peuvent augmenter significativement la résistance des éléments postrenforcés. Or, le comportement des barres de post-renforcement affecte le comportement à l’effort tranchant et les mécanismes de résistance. Les théories actuelles permettant de prédire la résistance à l’effort tranchant s’appliquant aux structures renforcées d’étriers conventionnels ne peuvent être utilisées directement. L’objectif de cette thèse est donc de développer un modèle permettant d’évaluer le comportement et la résistance à l’effort tranchant des structures en béton armé post-renforcées. L’étude des membrures en béton post-renforcées de barres adhérentes fait l’objet de la première partie de cette thèse. En s’appuyant sur les essais expérimentaux réalisés antérieurement à l’Université Laval, des lois de comportement et des modèles numériques permettant d’analyser l’adhérence des barres collées ont été développés. En incluant ces lois comportementales dans des analyses non linéaires par éléments finis, la réponse et les mécanismes de résistance à l’effort tranchant ont été étudiés. Le développement d’outils mathématiques permettant d’évaluer le comportement de barres collées a permis de proposer une méthode iii de calcul de la résistance à l’effort tranchant. Cette méthode considère l’effet du comportement en adhérence sur la résistance à l’effort tranchant offerte par l’armature de cisaillement, Vs, et par le béton, Vc. Une quantité minimale d’armature de cisaillement ainsi que des critères d’espacement adaptés à ce type de renforcement adhérent ont également été proposés. Cette méthode a permis de mieux prédire la résistance des éléments post-renforcés de barres adhérentes. En deuxième partie de cette thèse, les mécanismes de résistance à l’effort tranchant des éléments en béton armé post-renforcés de barres non adhérentes ont été étudiés. Pour ce faire, le comportement expérimental des éléments testés a été examiné puis comparé aux résultats des analyses non linéaires par éléments finis. Bien que la norme S6-14 ne permet pas de prédire la résistance des éléments post-renforcés, le comportement et la résistance de ces structures ont pu être prédits adéquatement par des analyses par éléments finis. L’analyse des essais expérimentaux et des modèles éléments finis ont montré que l’effort tranchant repris par les barres transversales est directement proportionnel à l’ouverture des fissures, à la rigidité des ancrages et à la précontrainte verticale du post-renforcement. Un modèle est proposé afin d’évaluer l’effort reprit par ces barres en fonction de ces paramètres. Les analyses numériques par éléments finis montrent également que l’effort tranchant est essentiellement repris par les barres transversales non adhérentes, la bielle de compression directe agissant dans la zone de béton non fissurée et, dans une moindre proportion, par l’enchevêtrement des granulats.
Le comportement à l’effort tranchant des structures en béton armé est un sujet étudié depuis plus d’un siècle. Bien qu’aujourd’hui la compréhension du comportement de ces structures s’est considérablement améliorée, aucune théorie universellement acceptée ne permet de considérer l’ensemble des phénomènes régissant leur comportement à l’effort tranchant. L’étude réalisée dans cette thèse montre que ces théories sont insuffisantes pour prédire le comportement des structures post-renforcées à l’effort tranchant. Une meilleure compréhension des différents mécanismes de résistance à l’effort tranchant agissant dans ce type de structure est donc requise. Les méthodes de post-renforcement étudiées consistent à forer des ouvertures à l’intérieur d’une dalle épaisse afin d’y ancrer des barres de renforcement. Selon le type d’ancrage utilisé, les méthodes de post-renforcement peuvent se départager en deux catégories. Un renforcement est dit adhérent lorsque l’ancrage est assuré par un adhésif permettant de transférer l’effort le long des barres au béton. Un renforcement est dit non adhérent lorsque le transfert d’effort s’effectue uniquement à l’extrémité des barres, à l’endroit où un ancrage mécanique assure une butée entre les barres et le béton. L’étude des méthodes de post-renforcement a montré que celles-ci peuvent augmenter significativement la résistance des éléments postrenforcés. Or, le comportement des barres de post-renforcement affecte le comportement à l’effort tranchant et les mécanismes de résistance. Les théories actuelles permettant de prédire la résistance à l’effort tranchant s’appliquant aux structures renforcées d’étriers conventionnels ne peuvent être utilisées directement. L’objectif de cette thèse est donc de développer un modèle permettant d’évaluer le comportement et la résistance à l’effort tranchant des structures en béton armé post-renforcées. L’étude des membrures en béton post-renforcées de barres adhérentes fait l’objet de la première partie de cette thèse. En s’appuyant sur les essais expérimentaux réalisés antérieurement à l’Université Laval, des lois de comportement et des modèles numériques permettant d’analyser l’adhérence des barres collées ont été développés. En incluant ces lois comportementales dans des analyses non linéaires par éléments finis, la réponse et les mécanismes de résistance à l’effort tranchant ont été étudiés. Le développement d’outils mathématiques permettant d’évaluer le comportement de barres collées a permis de proposer une méthode iii de calcul de la résistance à l’effort tranchant. Cette méthode considère l’effet du comportement en adhérence sur la résistance à l’effort tranchant offerte par l’armature de cisaillement, Vs, et par le béton, Vc. Une quantité minimale d’armature de cisaillement ainsi que des critères d’espacement adaptés à ce type de renforcement adhérent ont également été proposés. Cette méthode a permis de mieux prédire la résistance des éléments post-renforcés de barres adhérentes. En deuxième partie de cette thèse, les mécanismes de résistance à l’effort tranchant des éléments en béton armé post-renforcés de barres non adhérentes ont été étudiés. Pour ce faire, le comportement expérimental des éléments testés a été examiné puis comparé aux résultats des analyses non linéaires par éléments finis. Bien que la norme S6-14 ne permet pas de prédire la résistance des éléments post-renforcés, le comportement et la résistance de ces structures ont pu être prédits adéquatement par des analyses par éléments finis. L’analyse des essais expérimentaux et des modèles éléments finis ont montré que l’effort tranchant repris par les barres transversales est directement proportionnel à l’ouverture des fissures, à la rigidité des ancrages et à la précontrainte verticale du post-renforcement. Un modèle est proposé afin d’évaluer l’effort reprit par ces barres en fonction de ces paramètres. Les analyses numériques par éléments finis montrent également que l’effort tranchant est essentiellement repris par les barres transversales non adhérentes, la bielle de compression directe agissant dans la zone de béton non fissurée et, dans une moindre proportion, par l’enchevêtrement des granulats.
Shear behavior of reinforced concrete structures has been studied for more than one century. Even if shear behavior is now better understood, a unique shear theory has not been commonly accepted yet. The study presented in this thesis shows that current theories cannot adequately predict the shear behavior of strengthened structures with post-installed reinforcement and a better understanding of shear is required for this type of members. The shear strengthening methods studied consist of adding drilled-in vertical reinforcing bars into a reinforced concrete structure. These bars can be bonded to the concrete with a high-strength epoxy adhesive, or anchored at their extremities to the structure with mechanical anchorages, such as steel plates and expansion anchorages. Experimental loading tests carried out at Université Laval on shear strengthened members confirmed the efficiency of these methods to increase the shear capacity. However, the post-installed reinforcing bars behavior affects the shear behavior of strengthened members and current theories considering typical stirrups are not applicable. The objective of this thesis is to develop a model that can be used to predict the shear capacity of reinforced concrete members strengthened with post-installed shear reinforcement. The first part of this thesis consists in analyzing the shear behavior of reinforced concrete members strengthened with epoxy-bonded bars. Based on experimental tests, a bond model and a numerical model were developed to analyze the behavior of bonded bars. Then, this bond behavior was introduced in a finite element model to analyze the response and the shear resistance mechanisms in strengthened members. It appears that the bond behavior affects the capacity of the epoxy-bonded bar at a crack as well as the crack width, reducing the shear reinforcement and aggregate interlock capacities. Based on these results, equations were proposed to determine the shear capacity provided by epoxy-bonded bars and by the aggregate interlock. A minimum amount and spacing criteria were also proposed for epoxy-bonded shear reinforcing bars. The method proposed in this thesis for strengthened members with epoxy-bonded bars adequately predicts the shear capacity of members tested in the literature. The second part of this thesis studies the shear resistance mechanisms in shear strengthened members with unbonded reinforcing bars. The behavior of tested members and finite element models were analyzed and compared. While the CHBDC is not appropriate to predict the shear capacity of members with unbonded bars, FE analyses showed a good match with experimental tests. These results showed that a large portion of shear is transferred by unbonded shear reinforcement. The main parameters affecting this mechanism are the critical shear crack width, the unbonded bars stiffness (including the stiffness of anchorages) and the bars prestressing. For the analyzed members, FE results also showed that a large part of shear is carried by a direct strut action in uncracked concrete, while the portion of shear carried by aggregate interlock is relatively smaller
Shear behavior of reinforced concrete structures has been studied for more than one century. Even if shear behavior is now better understood, a unique shear theory has not been commonly accepted yet. The study presented in this thesis shows that current theories cannot adequately predict the shear behavior of strengthened structures with post-installed reinforcement and a better understanding of shear is required for this type of members. The shear strengthening methods studied consist of adding drilled-in vertical reinforcing bars into a reinforced concrete structure. These bars can be bonded to the concrete with a high-strength epoxy adhesive, or anchored at their extremities to the structure with mechanical anchorages, such as steel plates and expansion anchorages. Experimental loading tests carried out at Université Laval on shear strengthened members confirmed the efficiency of these methods to increase the shear capacity. However, the post-installed reinforcing bars behavior affects the shear behavior of strengthened members and current theories considering typical stirrups are not applicable. The objective of this thesis is to develop a model that can be used to predict the shear capacity of reinforced concrete members strengthened with post-installed shear reinforcement. The first part of this thesis consists in analyzing the shear behavior of reinforced concrete members strengthened with epoxy-bonded bars. Based on experimental tests, a bond model and a numerical model were developed to analyze the behavior of bonded bars. Then, this bond behavior was introduced in a finite element model to analyze the response and the shear resistance mechanisms in strengthened members. It appears that the bond behavior affects the capacity of the epoxy-bonded bar at a crack as well as the crack width, reducing the shear reinforcement and aggregate interlock capacities. Based on these results, equations were proposed to determine the shear capacity provided by epoxy-bonded bars and by the aggregate interlock. A minimum amount and spacing criteria were also proposed for epoxy-bonded shear reinforcing bars. The method proposed in this thesis for strengthened members with epoxy-bonded bars adequately predicts the shear capacity of members tested in the literature. The second part of this thesis studies the shear resistance mechanisms in shear strengthened members with unbonded reinforcing bars. The behavior of tested members and finite element models were analyzed and compared. While the CHBDC is not appropriate to predict the shear capacity of members with unbonded bars, FE analyses showed a good match with experimental tests. These results showed that a large portion of shear is transferred by unbonded shear reinforcement. The main parameters affecting this mechanism are the critical shear crack width, the unbonded bars stiffness (including the stiffness of anchorages) and the bars prestressing. For the analyzed members, FE results also showed that a large part of shear is carried by a direct strut action in uncracked concrete, while the portion of shear carried by aggregate interlock is relatively smaller

Une campagne expérimentale axée sur l'étude du comportement hydrodynamique des pâtes de ciment et des bétons au jeune âge en fonction de la hauteur de matériau mis en oeuvre dans un coffrage est présentée et constitue la première phase de ce travail de recherche. Les expérimentations ont nécessité le développement de capteurs de mesure de la pression interstitielle et de la pression latérale totale. Les paramètres suivants sont analysés : teneur en eau du mélange, concentration granulaire dans un mélange, présence de la vibration, hauteur de matériau mis en oeuvre. Dans une deuxième phase, nous nous intéressons à la simulation de l'évolution des pressions dans un coffrage. La démarche adoptée repose sur une modélisation de la cinétique d'évolution de l'état de l'eau dans un milieu poreux non saturé. Nos investigations nous ont conduits à adapter l'équation de Richards à notre problématique.