Etude des mécanismes de génération de contraintes et de fissuration par retrait gêné dans les structures à base de matériaux cimentaires

par Céline Feron

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Hervé Di Benedetto.

Soutenue en 2002

à Villeurbanne, INSA .


  • Résumé

    La fissuration est un phénomène couramment observé dans les structures en béton où le retrait ne peut s'effectuer librement. Le retrait, ou plutôt les retraits, ont été amplement étudiés en laboratoire, mais il est difficile de transposer les résultats mesurés à l'échelle du matériau au calcul des déformations d'une structure. Nos travaux s'attachent à la modélisation des déformations de retrait afin de permettre leur calcul dans une structure type poutre en fonction de ses dimensions, de ces conditions limites, de son environnement et de la formulation du matériau. Ils traitent les nombreux couplages qui relient les phénomènes chimiques, thermiques et hydriques à l'origine des déformations. Le type de conditions limites que nous avons principalement développé concerne les structures reposant sur une fondation continue, qui oppose des efforts complexes tels que le frottement et la réaction du support. Les frottements sont répartis sur la base de la structure et les contraintes qu'ils engendrent évoluent le long de l'interface. Selon les dimensions de la structure et l'amplitude du retrait, une fissuration peut se produire. Nous proposons une méthode permettant de calculer les contraintes de retrait gêné par frottement, qui aboutit à une expression de la longueur critique au delà de laquelle la poutre risque de fissurer, ainsi qu'aux ouvertures de fissures et aux pas de fissuration. Cette méthode permet la prise en compte d'un renforcement éventuel par des fibres métalliques, qui en pratique constitue une solution technique qui permettrait de réduire l'ouverture des fissures. Expérimentalement, les différentes étapes de la modélisation ont été validées par des essais sur des poutres à l'échelle 1, complétés par des données mesurées sur des sites de dallages industriels. Une extension aux structures composées de la superposition de deux couches est également développée.

  • Titre traduit

    Study of mechanisms inducing restrained shrinkage stresses and cracking in structures made of cementitious materials


  • Résumé

    Cracking of concrete structures where shrinkage is restrained is a currently observed phenomena. The different types of shrinkage have been widely studied on a laboratory scale, but it remains difficult to transpose the results to a full scale structure. This study deals with the modelling of shrinkage strains in order to evaluate them in a structure, according to dimensions, limit conditions, environment, and material composition. It includes the multiple couplings that are involved between chemical, thermal and drying shrinkage. Limit conditions that we mainly outline concern continuously grounded structures, where strains depend on ground friction and reaction. Friction is distributed along the foundation and induced stresses grow along the interface. Depending on structure length and on shrinkage magnitude, cracks might appear. We propose a method to compute the restrained shrinkage induced stresses, that leads to an expression of critical length, crack opening and crack spacing. Steel fibre reinforcement, that could be a technical issue to reduce the crack opening, is taken into account. Experimental studies have been conducted at full scale, in order to validate the different steps of the model. They are completed with measurements of crack opening and spacing made on real applications such as industrial floors. The modelling has also been extended to composite structures such as twin layers or repairs.

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Informations

  • Détails : 1 vol.(XVIII-344 p).
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.307-314

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2607)
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