Compréhension du fonctionnement dynamique de structures en béton armé en présence de corrosion

Structural assessment of existing reinforced concrete structures : coupling between corrosion and earthquake loading

• Auteur / Autrice : Chaymaa Lejouad
• Direction : Frédéric Ragueneau, Benjamin Richard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 30/11/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux et géosciences (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : École normale supérieure Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1912-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Etudes de Mécanique Sismique
• Jury : Président / Présidente : Christian La Borderie
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benjamin Richard, Laurent Michel, Christian Cremona, Sophie Capdevielle, François Louf
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Michel, Christian Cremona
• DOI : 10.70675/9aee84a2zb654z4daaz9d37z85aa6f8ead4a

Mots clés

Mots clés contrôlés

Construction parasismique

Génie parasismique

Corrosion par l'eau de mer

Corrosion électrochimique

Béton armé

Mots clés libres

Béton armé

Corrosion

Génie parasismique

Comportement dynamique

Campagne expérimentale

Reinforced concrete

Corrosion

Earthquake engineering

Dynamic behavior

Experimental campaign

Résumé

La corrosion des armatures est l’une des causes principales de la diminution de la performance structurale des ouvrages en béton armé au cours du temps. La littérature fait clairement état d’un nombre très limité d’études expérimentales, visant à caractériser le comportement dynamique des ouvrages en béton armé atteints de corrosion en considérant des sollicitions de nature dynamique.Pour pallier les manques relevés dans les études expérimentales antérieures, une campagne d'essai est conduite sur des poutres en béton armé de grande échelle. Ces poutres corrodées avec une technique de corrosion accélérée sont soumises à des chargements de nature quasi-statique aussi bien que dynamique.À partir des résultats expérimentaux dynamiques et quasi-statiques, l’évaluation de certaines grandeurs d’intérêt, notamment la capacité portante, la ductilité, la capacité hystérétique, les fréquences propres et les coefficients d’amortissement, est réalisée. Dès lors, l’effet de la corrosion sur ces différentes grandeurs est relevé, la comparaison entre les conclusions issues d’essais dynamiques et celles issues d’essais quasi-statiques est établie.Afin de capitaliser les résultats issus de la campagne d’essai, un modèle numérique est développé. Ce modèle multifibre, à faible coût de calcul, intègre certains effets de la pathologie de corrosion, notamment la réduction localisée de la section utile des barres corrodées, la dégradation des propriétés mécaniques de l'acier et l'état de fissuration du béton d'enrobage. Une étude de sensibilité du modèle développé à ces différentes composantes a été réalisée, en comparaison avec les résultats d’essais expérimentaux.

Reinforcement corrosion is one of the main causes of the decrease in the structural performance of reinforced concrete (RC) structures over time. The literature clearly reports a very limited number of experimental studies aimed at characterizing the dynamic behavior of corroded RC structures by the means of dynamic loadings.To improve the state of knowledge in terms of dynamic behavior of corroded RC structures, an experimental campaign is conducted on large-scale RC beams. These beams are corroded using an accelerated corrosion technique and subjected to quasi-static as well as dynamic loadings.From the experimental results, the evaluation of certain quantities of interest, in particular the bearing capacity, the ductility, the hysteretic capacity, the natural frequencies and the damping ratios, is carried out. Therefore, the effect of corrosion on these different quantities is revealed and the comparison between the conclusions drawn by dynamic and quasi-static tests is established.In order to capitalize the experimental campaign results, a numerical model is developed. This multifiber model, with a low computational cost, integrates certain effects of corrosion pathology, in particular the localized reduction of the corroded bars section, the degradation of the mechanical properties of the steel and the concrete cover cracking. A sensitivity study of the developed model to these different components was carried out, in comparison with the experimental results.