Etude du comportement des voûtes en maçonnerie renforcées par matériaux composites : Application aux ouvrages d'assainissement

Behavior of masonry vaults reinforced by composites materials : Application for sewerage systems

• Auteur / Autrice : Maamoun Saade
• Direction : Chafika Djelal-Dantec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Civil
• Date : Soutenance le 27/06/2012
• Etablissement(s) : Artois
• Ecole(s) doctorale(s) : ED Sciences pour l'ingénieur (n°72)
• Jury : Président / Présidente : François Buyle-Bodin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Chafika Djelal-Dantec, François Buyle-Bodin, Luc Taerwe, Yves Delmas, Stephan Kesteloot, Nathalie Domede, Lotji Hamitouche
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Luc Taerwe, Yves Delmas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Solides -- Mécanismes de renforcement

Égouts

Constructions souterraines

Mots clés libres

Ouvrages d’assainissement

Maçonnerie

Voûtes

Réhabilitation

Renforcement

Mortier fibré

Matériaux composites

Béton projeté

Sewerage systems

Masonry

Rehabilitation

Reinforcement

Vaults

Fiber reinforced mortar

Composites materials

Shotcrete

Résumé

Les ouvrages d’assainissement en maçonnerie de meulière construits au 19ème siècle à Paris ont une forme ovoïdale et sont soumis à des sollicitations agressives qui ont largement augmenté depuis le début du 20ème siècle. Si la majorité de ces ouvrages continuent à fonctionner, leur état général se dégrade inexorablement. Comme la reconstruction n’est pas toujours possible pour des raisons de coût et d’impact social, la réhabilitation est la solution adoptée par de nombreux maîtres d’ouvrages. La thèse est une partie du projet RESAME qui a pour but de réduire les coûts de réhabilitation, d’améliorer la durabilité des réparations et de diminuer le temps d’intervention sur le site. L’objectif principal de la thèse est de mettre au point de nouvelles méthodes de restructuration plus économiques que les méthodes usuellement utilisées. Après avoir présenté les ouvrages d’assainissement et leurs types de dégradations. Les techniques d’auscultation et de réhabilitation sont données. Une synthèse bibliographique de l’application des matériaux composites sur des structures en maçonnerie est détaillée en première partie. Du fait de la géométrie et des matériaux, des voutes ont été substitué aux ovoïdes pour nos essais présentés en seconde partie. Deux procédés ont été mis au point au cours de la thèse : un chemisage mince par mortier fibré de 3 cm et un renforcement par collage de matériaux composites (Lamelles et tissus). Vingt voûtes ont subi un chargement jusqu’à la rupture. Le but de l’ensemble des essais est de déterminer les mécanismes de ruine, les charges de la première fissuration et les charges à la rupture. Un gain important est alors constaté pour les méthodes de renforcement. Les résultats obtenus sont présentés et discutés.

In 19th century, Sewerage systems constructed in Paris were egg-shaped and made of masonry. Collectors are subjected to aggressive loads which have largely increased since the early 20th century. Even, if the majority of structures are still in service, their general condition deteriorates inexorably, and as the reconstruction is not always possible for reasons of cost and social impact, rehabilitation is the solution adopted by many clients. The thesis is a part of the project RESAME designed to reduce rehabilitation costs, improve the durability of repairs and reduce response times on the site. The main objective of this thesis is to develop new methods of restructuring. After introducing sewerage systems and their types of damage, auscultation techniques and rehabilitation will be presented. A bibliographical survey of the application of composite materials on planes and curved structures masonry is detailed in first time. Because of the complexity of geometry and materials, the vaults were substituted by the ovoid for our tests presented in the second half. Two methods are developed in this thesis: a thin layer of fiber reinforced mortar (FRM) by 3 cm and reinforcement by composite materials. Twenty vaults have been loading up to failure. The purpose of the tests is to determine the failure mechanisms, the first cracking loads and breaking loads. An important gain is then observed as well as a delay in cracking for every reinforcement method. The results are presented and discussed. These two processes will be applicable on several projects soon.