Analyse probabiliste de la fissuration et du confinement des grands ouvrages en béton armé

par El mahdi Bouhjiti

Projet de thèse en 2MGE : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie

Sous la direction de Frédéric Dufour.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de I-MEP2 - Ingénierie - Matériaux, Mécanique, Environnement, Energétique, Procédés, Production , en partenariat avec Laboratoire Sols, Solides, Structures et Risques (laboratoire) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    Cette thèse porte sur le comportement Thermo-Hydro-Mécanique (THM) des grands ouvrages en béton armé et précontraint. Elle vise en particulier l'analyse probabiliste de la fissuration et de la perméabilité des enceintes de confinement des centrales nucléaires. La fonction de confinement de tels ouvrages est due à la faible perméabilité du béton mais reste conditionnée surtout par la maîtrise de la fissuration que ce soit au jeune âge ou durant la phase d'exploitation. Or, l'évolution de la perméabilité, l'apparition des fissures et leur propagation dépendent fortement de plusieurs aléas. Parmi ces aléas, on distingue les conditions de mise en œuvre sur chantier (conditions de cure, disposition des armatures, présence de défauts, etc.), la variabilité spatio-temporelle des propriétés du béton (résistance à la traction, module de Young, état de saturation, perméabilité, etc.) et les chargements THM subis par la structure (conditions hygrothermiques, niveau de précontrainte, niveau de pression ou surpression, etc.). L'approche proposée consiste à coupler une analyse probabiliste aux différentes étapes de calcul THM, afin de hiérarchiser les différents paramètres vis-à-vis de leur contribution à la fuite globale de l'ouvrage. Un des objectifs est de prévoir l'évolution du comportement du béton et de son état d'endommagement dans le temps (vieillissement par séchage et fluage). Les résultats d'une telle analyse, basée sur des calculs aux éléments finis à l'échelle de Volumes Structurels Représentatifs (VSR), doivent permettre de mieux comprendre les phénomènes de vieillissement du béton en pointant les facteurs les plus influents. Un enjeu majeur est de contribuer à mieux anticiper et programmer les travaux de maintenance et de réparation si nécessaires.

  • Titre traduit

    Sensitivity analysis of cracking and tightness of Reinforced Concrete large structures


  • Résumé

    The purpose of the thesis is to provide an in-depth analysis of the Thermo-Hydro-Mechanical (THM) behavior of concrete at the scale of large reinforced and pre stressed structures, such as nuclear containment buildings, based on a probabilistic and numerical analysis of cracking and tightness evolution in time. The tightness of such structures is due to the low permeability of concrete and, mostly, to the continuous control and monitoring of their cracking state from the early age until the end of the operating life. Being able to predict forthcoming damage state is therefore a key step in the process. However, the crack initiation and its propagation does not only depend on the mechanical loading, it strongly depends on the defaults that may come with the casting of concrete (cure conditions, rebars placement, vibrating process, etc.), the intrinsic spatial variability of the concrete's THM properties (tensile strength, young's modulus, saturation level, permeability, etc.) along with the applied THM loadings (hydrothermal conditions, pre stressing loads, drying, creep, pressurization, etc.). The suggested approach aims at assessing the effects of the uncertainties and variability of such parameters on the structure's THM response, mostly, on its tightness ability through coupled probabilistic FE analyses. The different factors contributing to the concrete's ageing phenomena are then sorted according to their contribution to the global leakage at the structural scale and a variation domain is computed for the future behavior of concrete and its damage state evolution. Form a practical point of view, the suggested analysis strategy would allow operators of strategic civil engineering structures to perform an anticipative repair and maintenance scheduling based on predictive analyses and history dependent risk assessment.