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Comportement des elements de structures en beton arme degrades par corrosion : la problematique de la modelisation de l'interface acier/beton en presence de corrosion

Abstract: Un manque significatif d'infrastructures est apparu pendant la periode d'apres guerre. Face a cette demande pressee et grandissante, les ingenieurs ont ete contraints a repondre dans la rapidite, parfois meme sans considerer pleinement les aspects lies a la durabilite. De nos jours, l'ensemble de ces infrastructures constitue un heritage qui doit etre maintenu en fonction. Neanmoins les gestionnaires d'ouvrage ont fait etat d'importants signes de degradation causes par l'interaction entre l'environnement exterieur et les materiaux constitutifs des ouvrages existants. Leur durabilite est nettement affectee, pouvant conduire parfois a une perte d'aptitude au service voir jusqu'a une perte de securite structurale. Une des causes majeures responsables de cette perte de performance a ete identifiee comme etant la corrosion des armatures presentes dans le beton arme. Ce phenomene est susceptible de se developper soit par carbonatation, soit par penetration des ions chlorures par le beton d'enrobage. C'est alors que des produits de corrosion apparaissent et generent des contraintes de traction qui, des que la resistance en traction est depassee, favorisent l'apparition de fissures. D'un point de vue pratique, des que les premieres fissures sont remarquees a la surface du beton, la corrosion a generalement atteint un stade avance et des actions de maintenance doivent etre lancees. Cela entraine d'importants couts qui auraient pu etre evites si une prediction satisfaisante avait pu etre realisee. Cette etude vise a apporter des elements de reponse a cette problematique. Deux objectifs essentiels ont ete consideres : le premier consiste a proposer des lois de comportement robustes et satisfaisantes permettant de bien decrire le comportement des elements de la structure existante et le second consiste a proposer une methode probabiliste permettant d'actualiser les parametres de modele sur la base de l'information disponible sur le terrain. Un cadre constitutif generique couplant elasticite, endommagement isotrope et glissement interne a ete developpe. Son admissibilite thermodynamique a ete montree. Cette classe d'equations a ete particularisee au cas de l'interface acier/beton en presence de corrosion et au cas du beton. Ces dernieres peuvent etre utilisees non seulement sous chargement monotone mais aussi sous chargement cyclique. Les lois proposees permettent de prendre en compte les effets hysteretiques, les deformations permanentes et l'effet unilateral. En outre, ces dernieres ont ete validees sur differents cas tests. Parfois, il n'est pas justifie de rechercher des informations tres locales, c'est alors que le recours a des modeles simplifies est justifie. Des versions multifibres des lois precedemment mentionnees ont donc ete developpees. En particulier, une prise en compte du caractere imparfait de l'interface acier/beton au sein du formalisme multifibre a ete consideree. L'etape d'identification des parametres materiaux n'est pas toujours aisee a realiser en raison d'une part des incertitudes qui entachent ces derniers et d'autre part, de la meconnaissances des mecanismes locaux. Ainsi une methodologie probabiliste complete permettant d'actualiser les parametres d'entree sur la base d'observations exterieures a ete proposee. Elle s'appuie sur une utilisation conjointe des reseaux bayesiens et de la theorie de la fiabilite. Elle permet de reduire l'ecart entre la prediction numerique et les mesures realisees sur le terrain. Cette etude devrait contribuer a fournir aux gestionnaires d'ouvrages des outils d'aide a la decision leur permettant de mieux gerer leur parc d'ouvrages. (A).