Analyse et réduction de la vulnérabilité sismique des structures existantes : renforcement par collage de tissus de fibres de Carbone (TFC)

par Cédric-Arthur Desprez

Thèse de doctorat en Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie

Sous la direction de Jacky Mazars et de Panagiotis Kotronis.

Soutenue en 2010

à Grenoble INPG , dans le cadre de École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble) , en partenariat avec Sols, solides, structures - risques (Grenoble) (laboratoire) et de Université de Sherbrooke. Chaire CRSNG-industrie sur l'auscultation des structures en béton (laboratoire) .

Le président du jury était Pierre-Yves Bard.

Les rapporteurs étaient Jean-Marie Reynouard, Patrick Paultre, Philippe Bisch.

mots clés

• Renforcement
• Tfc
• Béton armé
• Béton confiné
• Modélisation numérique
• Poutre multifibres
• Vulnérabilité sismique
• Chargement sismique
• Ingénierie
• Risques sismiques
• Construction en béton armé -- Modèles mathématiques
• Génie parasismique

Résumé

La réduction de la vulnérabilité sismique des structures existantes est un enjeu majeur. Le renforcement d’éléments par Tissus de Fibres de Carbone (TFC) offre une réponse intéressante à cette problématique. Ces travaux proposent une stratégie simplifiée de modélisation non linéaire permettant de prédire le comportement d’une structure en béton armé renforcée par TFC. Celle-ci est fondée sur l’utilisation d’éléments finis poutres multifibres ainsi que de modèles d’endommagement et de plasticité. Le confortement d’éléments en flexion et le confinement des poteaux sont étudiés. Plus spécifiquement une loi constitutive cyclique pour béton confiné est proposée. Cette loi est fondée sur deux modèles, le premier basé sur la théorie de l’endommagement et le second sur une série d’études expérimentales. Cette approche est validée à travers deux cas d’études : une pile de pont renforcée et une analyse de vulnérabilité d’un ouvrage sous sollicitations statiques (poussée progressive) et dynamiques

Titre traduit

Seismic vulnerability reduction of existing structures : modelling the FRP retrofitting in RC structures

Résumé

In structural engineering, the seismic vulnerability reduction of existing structures is an important issue. Retrofitting by Polymer Reinforced Fibres (FRP) is an interesting response in order to fulfil this aim. This paper presents a simplified modelling strategy to predict the behaviour of reinforced concrete structures upgrade with FRP. A nonlinear finite element method is used, based on multifiber beams with damage and plasticity models. Retrofitting of flexural element (wall, beam) and column confinement are studied. More specifically, a confined concrete constitutive law suitable for monotonic and cycling loadings is proposed. The model is inspired on two well-known concrete laws, one based on damage mechanics theory (La Borderie) and the other based on experimental studies (Eid & Paultre). Validation of the strategy is provided using two case studies: a retrofitted bridge pier and a vulnerability assessment on an existing building trough static (Pushover) and dynamic analysis