Étude de modèles d’évaluation environnementale à travers l’identification de paramètres d’interactions

Study of environmental assessment models through the identification of interaction parameters

• Auteur / Autrice : Majdi Awad
• Direction : Anne Ventura, Tristan Senga Kiessé, Zainab Assaghir
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 12/03/2021
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en génie civil et mécanique (GeM). Equipe Etat Mécanique et Microstructure (Saint-Nazaire)
• Jury : Président / Présidente : Didier Marot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Saracco, Christophe Biernacki
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvie Yotte, Robert Faivre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Béton armé -- Carbonatation

Durée de vie (ingénierie)

Constructions en béton

Mots clés libres

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Résumé

Ce travail s’est inscrit dans une démarche d’étude pour améliorer la durabilité des structures en béton armé en évaluant les influences combinées des conditions d’exposition expérimentale et des paramètres de conception technologique sur la durée de vie de ces structures. La durée de vie des structures en béton dégradées par le phénomène de carbonatation a été étudiée par un modèle de prédiction de la profondeur de carbonatation. Des méthodes d’analyse de sensibilité (AS) (particulièrement, la méthode de l'extension de Morris de 2ème ordre) ont été étudiées pour caractériser l’influence des paires de paramètres environnementaux et technologiques sur la durée de vie de ces structures, à un faible coût de calcul. Des points cruciaux de l’AS ont été étudiés, comme par exemple le choix du nombre adéquat d’évaluations du modèle permettant de distinguer des groupes influents et non-influents de paires de paramètres d’entrée et de les classer selon leur importance relative, en utilisant des illustrations graphiques et des critères formels. Les performances de la méthode de l'extension de Morris de 2ème ordre ont été illustrées sur des modèles tests théoriques, en plus du modèle de prédiction de la profondeur de carbonatation. L’AS du modèle de carbonatation a identifié parmi les paires les plus influentes, des couples de paramètres environnementaux, de paramètres technologiques ou des deux types de paramètres. Des scénarios de conception ont été simulés en utilisant particulièrement les paires de paramètres technologiques influentes comme des leviers d’action pour améliorer la durée de vie des structures. Des situations ont été identifiées où les actions des paramètres technologiques se combinent pour améliorer la durée de vie service (synergie) ou s’opposent (antagonisme). Une action combinée sur deux paramètres technologiques permet généralement une meilleure amélioration de la durée de vie des structures en béton, comparée à une action séparée sur des paramètres individuels. Cependant, cette amélioration est affectée par l’influence des facteurs environnementaux.

This work is part of a study process to improve the durability of reinforced concrete structures with evaluating the combined influences of experimental exposure conditions and of the technological design parameters on the service life of these structures. The service life of concrete structures degraded by the carbonation phenomenon was studied by a carbonation depth prediction model. Sensitivity analysis (SA) methods (particularly, the 2nd order Morris’ extension method) have been studied to characterize the influence of pairs of environmental and technological parameters on the service life of these structures, at low computational cost. Critical points of SA were explored, such as choosing the adequate number of model evaluations to distinguish influential and non-influential groups of input parameter pairs and rank them according to their relative importance, using graphic illustrations and formal criteria. The performances of the 2nd order Morris’ extension method have been illustrated on theoretical test models, in addition to the carbonation depth prediction model. The SA of the carbonation model identified among the most influential pairs, pairs of environmental parameters, technological parameters or both types of parameters. Design scenarios were simulated using particularly the pairs of influential technological parameters as action levers to improve the service life of the structures. Situations have been identified where the actions of technological parameters combine to improve the service life (synergy) or oppose (antagonism). A combined action on two technological parameters generally allows a better improvement in the service life of concrete structures, compared to a separate action on individual parameters. However, this improvement is affected by the influence of environmental factors.