Loi de comportement du béton VeRCoRs en conditions accidentelles

VeRCoRs concrete's constitutive law in severe accident condition

• Auteur / Autrice : Herman Koala
• Direction : Alain Sellier, Thierry Vidal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Genie civil
• Date : Soutenance le 24/03/2023
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire matériaux et durabilité des constructions (Toulouse ; 1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Laurie Lacarrière
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Sellier, Thierry Vidal, Benoît Bary, Luca Sorelli, Jean-Michel Torrenti, Jean-Luc Adia, Stéphane Poyet, Sylvie Michel-Ponnelle
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Benoît Bary, Luca Sorelli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance des matériaux

Béton -- Détérioration

Mots clés libres

Effet de la température

Retrait

Béton

Fluage

Séchage

Déformations transitoires

Temperature effects

Drying

Creep

Concrete

Shrinkage

Transient strain

Résumé

Dans le cadre de sa mission de maître d'ouvrage exploitant un parc de production d'électricité, EDF doit s'assurer de la pérennité, de la fiabilité et de la sûreté des installations. Pour cela, la division Recherche et Développement s'intéresse au comportement à long terme et en situation accidentelle des structures de génie civil, et étudie alors le comportement des matériaux les composant. La maquette d'enceinte de confinement à l'échelle 1/3 construite sur le site des Renardières appelée VeRCoRs a pour objectif de progresser sur la compréhension et la modélisation de la fuite des enceintes à double parois. Les études visant à atteindre cet objectif sont menées dans le cadre du projet CiWAP (Civil Work Assesment Project) de la R&D. Lors de l'accident grave d'une enceinte de confinement, le contact du béton avec un air humide à température maximale de 180°C induit un chauffage du béton à des températures supérieures à 100°C (à priori jusqu'à 140°C) à mesure que le profil thermique progresse dans la paroi. Il semblerait que l'augmentation de température pénètre significativement dans le béton, induisant ainsi des variations de teneur en eau et des déformations différées (retrait et fluage). De plus la montée en pression dans l'enceinte interne a tendance à réduire la précontrainte de la structure. Pour une meilleure compréhension des effets d'un chargement accidentel de type "Accident Grave", ces effets doivent être prédits sur la maquette VeRCoRs. Cette thèse, dont l'objectif est de répondre à cette question, s'est articulée en deux axes principaux de travail: le premier a été de constituer une base de données expérimentales adaptée à l'identification des modèles dans les conditions accidentelles. Cette campagne expérimentale a été conçue pour être représentative de l'historique thermo-hydro-mécanique du béton des enceintes avant et pendant l'accident grave. Le second axe a consisté en l'utilisation de ces données expérimentales pour proposer une loi de comportement à même de reproduire l'entièreté des résultats obtenus dans le cadre de cette thèse et de campagnes antérieures. Dans ce cadre, un critère d'endommagement couplé, thermo-hydro-mécanique, a été défini et intégré à un modèle poromécanique de fluage afin de simuler l'amplitude des déformations transitoires en scénario accidentel. Ce modèle a finalement été utilisé de façon prédictive pour simuler les déformations de la maquette VeRCoRs en phase d'exploitation puis en scénario d'Accident Grave. La confrontation des résultats de simulation aux données expérimentales montre une bonne aptitude du modèle à reproduire les déformations mécaniques des éprouvettes de laboratoire et les prédictions et analyses effectuées en scénario accidentel sur la maquette VeRCoRs ont pour vocation à être des outils d'aide à la décision pour l'analyse du comportement des structures potentiellement sujettes à un chargement accidentel.

As part of its mission as a contracting authority operating a power generation plant, EDF must ensure the durability, reliability and safety of its facilities. To this end, the Research and Development Division is interested in the long-term behaviour of civil engineering structures in severe accident scenario, and studies the behaviour of the materials used in them. The objective of the 1/3 scale containment mock-up built on the Renardières site, called VeRCoRs, is to make progress in understanding and modeling the leakage of double-walled containments. The studies aimed at achieving this objective are being conducted as part of R&D's Civil Work Assesment Project (CiWAP). During a severe accident of a containment building, the contact of the concrete with humid air at a maximum temperature of 180°C induces a transition of the concrete temperature to temperatures higher than 100°C (a priori up to 140°C) as the thermal profile progresses in the wall. It seems that the temperature increase penetrates significantly into the concrete, inducing variations of water content and deferred deformations (shrinkage and creep). In addition, the increase in pressure in the internal chamber tends to reduce the pre-stressing of the structure. For a better understanding of the effects of a "Severe Accident" type loading, these effects must be predicted on the VeRCoRs model. This thesis, whose objective is to answer this question, is articulated in two main axes of work: the first one was to constitute an experimental database adapted to the identification of the models in accidental conditions. This experimental campaign was designed to be representative of the thermo-hydro-mechanical history of the concrete enclosures before and during the severe accident. The second axis consisted in the use of these experimental data to propose a behavioral law able to reproduce all the results obtained in this thesis and in previous campaigns. In this context, a coupled thermo-hydro-mechanical damage criterion was defined and integrated to a poromechanical creep model in order to simulate the amplitude of the transient deformations measured in severe accident scenario. This model was finally used in a predictive way to simulate the deformations of the VeRCoRs mock-up in the operational phase and then in the Severe Accident scenario. The comparison of the simulation results with the experimental data shows a good ability of the model to reproduce the mechanical deformations of the laboratory specimens and the predictions and analyses carried out in an accident scenario on the VeRCoRs model are intended to be decision support tools for the analysis of the behaviour of structures potentially subject to accidental loading.