Réhabilitation des ouvrages d'assainissement par matériaux composites : étude expérimentale et dimensionnement par calculs numériques

Rehabilitation of the sewerage by composite materials : experimentalstudy and dimensioning by numerical calculations

• Auteur / Autrice : Stephan Kesteloot
• Direction : Chafika Djelal-Dantec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science pour l'ingénieur. Génie civil
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Artois

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composites à fibres de carbone

Construction en béton

Essais

Entretien et réparations

Égouts

Résumé

Les ouvrages d'assainissement représentent un patrimoine important d'ouvrages. En France, 10% du linéaire total est estimé par les maîtres d'ouvrages comme nécessitant des travaux de restructuration. Après avoir recensé les causes et conséquences des pathologies existantes dans le domaine des ouvrages d'assainissement de type visitable, les techniques de réhabilitation actuelles seront détaillées. Ces techniques sont appliquées sur la totalité de la périphérie de l'ouvrage engendrant un coût de réhabilitation élevé. De ce fait, il est proposé de transposer les techniques de réparation et de renforcement par collage de plats composites à base de fibre de carbone (CFRP) aux ouvrages d'assainissement de type visitable. Dans la seconde partie de notre travail, est menée une vaste étude expérimentale sur les matériaux. Cette étude permet de valider l'utilisation des CFRP en ambiance saturée en eau concernant le domaine de l'assainissement. Ces essais ont mis en évidence l'utilité d'un coefficient de sécurité adapté à l'humidité des parements et de son environnement. Au vu des résultats des essais, un coefficient de l'ordre de 1,40 doit être pris en compte lors de l'application du procédé sur parement humide. Des essais, à l'échelle 1, sont ensuite effectués sur des ovoïdes T180 en béton armé non renforcé, pour déterminer leur mécanisme de ruine. Ensuite, se basant sur les résultats de la modélisation en élasticité non-linéaire par éléments finis réalisée à l'aide du logiciel URUS, des essais sont menés sur des ovoïdes renforcés par CFRP de façon continue en clé de voûte des ovoïdes. Au vu des résultats et pour limiter les coûts de renforcement, le nombre de plats collées est diminué en réalisant des calculs numériques en trois dimension (3D). Une diminution de 1/3 des renforts est alors envisageable, avec une disposition des lamelles avec espacement. Cette disposition des plats composites est ensuite validée par des essais à l'échelle 1. Pour vérifier l'application du procédé in-situ, des essais de collage ont été effectués sur un ouvrage endommagé en service.

The sewerage systems represent a significant inheritance of works. In France, 10% of the linear total is considered by the building owners like requiring work of reorganization. After having listed the causes and consequences of existing pathologies in the field of the drainage systems of the type man-entry, the current techniques of rehabilitation will be detailed. These techniques are applied to the totality of the periphery of the work generating a high cost of rehabilitation. So it is proposed to transpose the techniques of repair and reinforcement by joining of composite dishes containing carbon fibre (CFRP) to the sewerage systems of the type worth visiting. In the second part of our work, a vast experimental study on materials is undertaken. This study makes it possible to validate the use of the CFRP in environment saturated with water concerning the field with the cleansing. These tests highlighted the utility of a its environment and safety coefficient adapted to the moisture of the facings. Within sight of the results of the tests, a coefficient of about 1,40 must be taken into account during the application of the process on wet facing. Tests, on scale 1, are then carried out on ovoid reinforced concrete T180 not reinforced, to determine their mechanism of ruin. Then, basing itself on the results of modelling in non-linear elasticity by finite elements realized using software URUS, of the tests are carried out on the ovoid ones reinforced by CFRP continuously out of keystone of the ovoid ones. Within sight of the results and to limit the costs of reinforcement, the number of dishes stuck is fallen by carrying out numerical calculations into three dimensions (3d). A reduction of 1/3 of the reinforcements is then possible, with a provision of the plates with spacing. This provision of the composite dishes is then validated by tests on scale 1. To check the application of the process in-situ, of the tests of joining were carried out on a work damaged in service.