Évaluation non destructive optimale des bétons par couplage des méthodes CND

Optimal non-destructive evaluation of concrete by coupling NDT methods

• Auteur / Autrice : Bouchra Kouddane
• Direction : Zoubir-Mehdi Sbartaï, Nouzha Lamdouar, Sidi Mohammed Elachachi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 09/05/2024
• Etablissement(s) : Bordeaux en cotutelle avec Université Mohammed V (Rabat)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux - École Mohammadia d'ingénieurs (Rabat, Maroc)
• Jury : Président / Présidente : Khadija Baba
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Paul Balayssac
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Khadija Baba, Khalid Cherkaoui, Saïd Kenaï

Mots clés

Mots clés contrôlés

Construction -- Inspection

Ultrasons

Monte-Carlo, Méthode de

Contrôle non destructif

Résistance des matériaux

Béton

Mots clés libres

Résistance in-situ

Résistance moyenne

Variabilité du béton

Vitesse des ondes ultrasoniques

Rebond

CND

Combinaison

Simulation

Optimisation

Incertitude

Stratégie d'échantillonnage

Stratégie d'inspection/réparation

In-situ strength

Mean strength

Concrete variability

Ultrasonic pulse velocity

Rebound hammer

NDT

Combination

Simulation

Optimization

Uncertainty

Sampling strategy

Inspection/repair strategy

Résumé

Appréhender les caractéristiques mécaniques du béton in situ est essentiel pour déterminer la capacité structurelle à la fois des structures existantes et des nouvelles constructions. La méthodologie récente d'évaluation de la résistance du béton dans une structure existante consiste à intégrer des techniques de Contrôle Non Destructif (CND) avec des mesures destructives (carottage) pour établir un modèle de conversion qui corrèle la résistance mécanique avec les mesures non destructives. Par la suite, le modèle de conversion est appliqué pour estimer la résistance mécanique locale à chaque emplacement de test en fonction des valeurs CND correspondantes.Le test du rebond (RH) et le test de la vitesse des ondes ultrasonores (UPV) sont largement utilisés pour estimer la résistance à la compression du béton. Cependant, l'exactitude des résultats obtenus par ces méthodes peut être influencée par divers facteurs. Pour atténuer ces effets, la combinaison stratégique de ces deux tests non destructifs offre un moyen efficace d'évaluer la résistance du béton dans les structures existantes. Par conséquent, l'objectif de cette thèse est d'analyser la méthodologie d'évaluation des structures en combinant des techniques non destructives et de fournir des recommandations pratiques qui peuvent améliorer la fiabilité de l'évaluation de la résistance in-situ du béton. À cette fin, un simulateur a été développé pour analyser la méthodologie d'évaluation non destructive en utilisant un vaste ensemble de données provenant de diverses sources, notamment des études in situ, ainsi que des données synthétiques générées.La principale contribution de cette étude est de proposer une nouvelle approche d'identification de modèle basée sur l'optimisation multi-objectifs pour prédire la résistance moyenne du béton et sa variabilité, en se basant sur la combinaison des mesures CND. Des simulations Monte Carlo ont été réalisées pour vérifier les performances en tenant compte de l'incertitude des mesures CND et de la variabilité du béton. Les résultats ont mis en évidence l'efficacité de la méthode multi-objectifs dans la détermination de la résistance moyenne et la variabilité de la résistance, par rapport à d'autres approches. De plus, cette approche innovante permet d'obtenir une précision améliorée dans l'estimation des propriétés du béton avec un nombre réduit de prélèvements par rapport aux méthodes traditionnelles.En outre, l'efficacité de diverses stratégies d'échantillonnage suggérées a été évaluée dans cette étude afin de sélectionner les emplacements optimaux pour les extractions de carottes. Une représentation précise et approfondie de la structure examinée peut être obtenue en choisissant soigneusement les emplacements de carottage. À travers des comparaisons approfondies, l'étude vise à déterminer le plan d'échantillonnage qui correspond le mieux aux objectifs spécifiques de l'évaluation de la résistance du béton. Il est suggéré d'utiliser l'échantillonnage4 par optimisation de la variance, qui semble être une alternative appropriée pour réduire les incertitudes inhérentes au processus d'évaluation non destructive [...]

Understanding the in situ mechanical properties of concrete is essential for determining the structural capacity of both existing structures and new constructions. The recent methodology for assessing concrete strength in an existing structure involves integrating nondestructive testing (NDT) techniques with destructive measurements (coring) to establish a conversion model that correlates mechanical strength with nondestructive measurements. Subsequently, the conversion model is applied to estimate the local mechanical strength at each testing location based on the corresponding NDT values.The Rebound Hammer (RH) test and the Ultrasonic Pulse Velocity (UPV) test are widely used for estimating the compressive strength of concrete. However, the accuracy of the results obtained from these methods can be influenced by various factors. To mitigate these effects, the strategic combination of these two nondestructive tests provides an effective way to evaluate concrete strength in existing structures. Therefore, the aim of this thesis is to analyze the assessment methodology of structures by combining nondestructive techniques and to offer practical recommendations that can enhance the reliability of in-situ concrete strength. For this purpose, a simulator was developed to analyze the methodology of nondestructive assessment using an extensive dataset derived from various sources, including in-situ studies, as well as generated synthetic data.The primary contribution of this study is to propose a new model identification approach based on multi-objective optimization to predict the mean strength of concrete and its variability, based on the combination of NDT measurements. Monte Carlo simulations were carried out to check the performance by considering the uncertainty of NDT measurements and the variability of concrete. The results highlighted the effectiveness of the multi-objective method in determining both the average strength and the variability of strength compared to other approaches. Furthermore, this innovative approach enables enhanced accuracy in estimating concrete properties with a reduced number of cores compared to traditional methods.In addition, a thorough and accurate representation of the structure under examination can be achieved by carefully choosing the core locations. The efficacy of various suggested sample strategies has been evaluated in this study in order to select the optimal locations for the core extractions. Through these thorough comparisons, the study aims to discover the sampling plan that best aligns with the specific objectives of evaluating concrete strength. It is suggested to use variance sampling, which appears to be a suitable alternative for reducing inherent uncertainties in the nondestructive assessment process [...]