Requalification du comportement mécanique de poutres en béton précontraint dégradées par corrosion des armatures passives et actives PDF Download
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Languages : fr
Pages : 242
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Book Description
Ce travail de thèse propose dans un premier temps un modèle de comportement des structures en béton précontraint avant et après fissuration. Après fissuration, le modèle se base sur la formulation d'un Macro-Elément-Fini (M.E.F.) de type poutre qui correspond à la distance entre deux fissures de flexion. Ensuite, le champs d'application est étendu à la requalification des structures en béton précontraint corrodées. La corrosion des armatures passives est prise en compte dans la formulation du M.E.F. en terme d'effet couplé de la réduction de section d'acier et de l'adhérence acier-béton en partie tendue. Enfin, la corrosion sous contrainte (CSC) des câbles a été étudiée. Les faciès de corrosion observées pour le cas de la CSC sont très différents de ceux habituellement observés lors d'une corrosion classique. L'effet de la CSC est intégré au modèle en terme de réduction de section d'acier actif due à la rupture fragile d'un ou plusieurs fils. Dans le cas de la précontrainte non adhérente, un modèle est proposé qui permet de recalculer le comportement résiduel de ces structures. Dans le cas de la précontrainte adhérente, les performances mécaniques résiduelles après rupture de câble ont été étudiées expérimentalement. Les résultats montrent que la localisation de la rupture ainsi que la qualité de l'adhérence coulis-câble ont une influence considérable.
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Ce travail de thèse propose dans un premier temps un modèle de comportement des structures en béton précontraint avant et après fissuration. Après fissuration, le modèle se base sur la formulation d'un Macro-Elément-Fini (M.E.F.) de type poutre qui correspond à la distance entre deux fissures de flexion. Ensuite, le champs d'application est étendu à la requalification des structures en béton précontraint corrodées. La corrosion des armatures passives est prise en compte dans la formulation du M.E.F. en terme d'effet couplé de la réduction de section d'acier et de l'adhérence acier-béton en partie tendue. Enfin, la corrosion sous contrainte (CSC) des câbles a été étudiée. Les faciès de corrosion observées pour le cas de la CSC sont très différents de ceux habituellement observés lors d'une corrosion classique. L'effet de la CSC est intégré au modèle en terme de réduction de section d'acier actif due à la rupture fragile d'un ou plusieurs fils. Dans le cas de la précontrainte non adhérente, un modèle est proposé qui permet de recalculer le comportement résiduel de ces structures. Dans le cas de la précontrainte adhérente, les performances mécaniques résiduelles après rupture de câble ont été étudiées expérimentalement. Les résultats montrent que la localisation de la rupture ainsi que la qualité de l'adhérence coulis-câble ont une influence considérable.
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Pages : 243
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Ce travail de thèse propose une méthode de requalification d'éléments en béton armé corrodés. Dans un premier temps, la formulation d'un Elément Fini permettant la modélisation du comportement mécanique du béton armé fissuré, qui considère explicitement l'effet raidissant du béton tendu et les conditions d'adhérence acier-béton, est établi. Son domaine d'application est ensuite étendu au cas de structures dégradées par corrosion des armatures, à travers la prise en compte des effets de perte de section et de dégradation de l'adhérence acier-béton dus à la corrosion, dans la modélisation précédente. Enfin, ce modèle associé à une relation empirique reliant l'ouverture de fissure de corrosion au paramètre de perte de section locale constitue la base d'un nouvel outil de diagnostic qui permet de prédire le comportement en service de l'élément en béton armé dégradé.
Author: Arnaud Castel (physicien).)
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Pages : 233
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DANS LE CADRE DE CE TRAVAIL, NOUS NOUS SOMMES INTERESSES D'UNE PART AU COMPORTEMENT MECANIQUE D'ELEMENTS DE STRUCTURE EN BETON ARME CORRODES ET D'AUTRE PART A L'INFLUENCE QUE PEUT AVOIR LE CHARGEMENT MECANIQUE DE LA STRUCTURE SUR LE PROCESSUS DE CORROSION DES ARMATURES. NOUS AVONS ETUDIE L'EVOLUTION DU COMPORTEMENT MECANIQUE DE POUTRES CONSERVEES DEPUIS 14 ANS EN AMBIANCE SALINE SOUS LEUR CHARGE DE SERVICE. ENSUITE, NOUS AVONS REALISE L'AUTOPSIE COMPLETE D'UNE DES POUTRES AFIN DE CARACTERISER A LA FOIS LE BETON VIEILLI, L'ETAT DE CORROSION DES ACIERS ET LES PROFILS DE PENETRATION DES CHLORURES DANS LE BETON. L'ANALYSE DES RESULTATS A CONFIRME QUE LA FISSURATION TRANSVERSALE DE FLEXION N'A PAS D'INFLUENCE SIGNIFICATIVE SUR LE PROCESSUS DE CORROSION. EN EFFET, EN PARTIE TENDUE, LA CORROSION RESULTE DE LA PENETRATION DES CHLORURES A TRAVERS LES PORTIONS DE BETON SITUEES ENTRE LES FISSURES DE FLEXION. DE PLUS, LES RESULTATS ONT MONTRE QUE, LOCALEMENT, LE COMPORTEMENT MECANIQUE DE CES PORTIONS DE BETON A UNE INFLUENCE CONSIDERABLE. EN CE QUI CONCERNE L'ETUDE DU COMPORTEMENT MECANIQUE DES POUTRES CORRODEES, LES RESULTATS MONTRENT QUE LA PERTE D'ADHERENCE ACIER-BETON EN PARTIE TENDUE (ENTRE LES FISSURES DE FLEXION) A UNE INFLUENCE AU MOINS AUSSI IMPORTANTE QUE CELLE DE LA REDUCTION DE SECTION D'ACIER. NOUS AVONS DONC DEVELOPPE UN MODELE ANALYTIQUE DE FONCTIONNEMENT DES POUTRE EN BETON ARME APRES FISSURATION, CAPABLE DE DECRIRE LE FONCTIONNEMENT LOCAL DES PORTIONS DE BETON SITUEES ENTRE LES FISSURES DE FLEXION, CECI EN INTEGRANT L'EVOLUTION DES CONDITIONS D'ADHERENCE ENTRE L'ACIER ET LE BETON. NOUS PROPOSONS AINSI UNE NOUVELLE APPROCHE POUR LE DIMENSIONNEMENT DES POUTRES EN MILIEUX AGRESSIFS, CECI PAR L'INTERMEDIAIRE DE DEUX CRITERES MECANIQUES DE DURABILITE. DE PLUS, CE MODELE PERMET DE PRENDRE EN COMPTE DE L'EFFET COUPLE DE LA PERTE D'ADHERENCE ET DE LA REDUCTION DE SECTION D'ACIER EN PARTIE TENDUE SUR LE COMPORTEMENT MECANIQUE D'ELEMENTS CORRODES.
Author: Mickaël Dekoster
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Languages : fr
Pages : 177
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Ce travail porte sur l'étude du comportement mécanique des structures en béton armé dégradé par la corrosion. Le premier chapitre traite des aspects physico-chimiques de la corrosion et de son influence sur le comportement mécanique des structures. Dans le second chapitre, les modèles pour l'acier et le béton sont présentés ainsi que les éléments d'interface : éléments classiques de contact et un élément que nous avons mis au point, l'élément "rouille". Les troisième et quatrième chapitres valident l'élément "rouille" sur des essais conventionnels d'adhérence et sur deux études expérimentales de poutres fléchies. Le chapitre cinq présente les résultats d'une campagne expérimentale que nous avons effectuée sur l'influence de l'adhérence. L'adhérence des poutres a été supprimée en entourant les armatures tendues de gaines en plastique. Enfin, dans le chapitre six, nous avons effectué des simulations de poutres en modifiant la taille, la position et l'intensité de la zone corrodée.
Author: Nazem Helbawi
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Languages : fr
Pages : 323
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Le calcul du dimensionnement des planchers a poutrelles en beton precontraint par pretension de fils adherents se fait a partir de trois verifications precisees dans les avis techniques: non depassement des contraintes admissibles des materiaux sous l'action des charges d'utilisation en particulier non fissuration des poutrelles; securite suffisante a la rupture; limitation des deformations (fleche) du plancher. L'utilisation de poutrelles precontraintes comportant des armatures non tendues appelees "armatures passives" conduit a poser les questions suivantes: la presence d'armatures passives influence-t-elle la force totale de precontrainte des poutrelles finales dans le beton avant utilisation. Modifie-t-elle le comportement de ces planchers en flexion; permet-elle de modifier les limites de traction en fibre inferieure des poutrelles. Examen de deux groupes de considerations: 1) les particularites des planchers composites; leurs avantages; les phases de fabrication et de mise en oeuvres; l'evolution des forces de precontraintes; la presence et la reunion de deux betons de composition et de caracteristiques differentes; les effets du poids propre; les effets des diverses charges appliquees. 2) les modifications apportees aux particularites precedentes par la presence d'armatures passives. C'est dans cette optique qu'une etude experimentale a ete definie et entreprise. Mise au point de nouvelles methodes de mesures et de calcul pour cette recherche, elles sont decrites
Author: Lizhao Dai
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Languages : en
Pages : 0
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Bridges, as the structures built to cross obstacles and generally has a relative larger span, play a key role in the road traffic. Pre-tensioned concrete structure is widely used in the bridge construction due to its superiority and advantages. However, with the mass exchange of its environment (water, CO2 and other chemical agents), the prestressing strand would be easy to corrode. Strand corrosion can cause concrete cracking, degrade the bond performance at the strand-concrete interface, lead to prestress loss, and deteriorate the capacity of beams. The present study mainly focuses on the concrete cracking, prestress loss and flexural capacity of pre-tensioned concrete beams after strand corrosion. The main research works are as follows: (1) The relationship between corrosion-induced crack widths and filling proportion of corrosion products has been established. The effect of stirrups on corrosion-induced cracking has also been investigated. An empirical model for crack width, considering the filling proportion of corrosion products and twisting shape of strand, is developed. The proposed model is validated by experimental data. Results show that the filling of corrosion products extends with crack propagation until a critical width. Beyond the critical width, the rust filling extent keeps stable. When the stirrups are used, the critical crack width decreases by 20%, comparing to that without stirrups. (2) The influence of prestress on the strand corrosion-induced concrete cracking is investigated by both experimental and analytical approaches. Experimental data on the critical time of cover cracking, crack width and corrosion loss obtained from the accelerated corrosion test are presented. An analytical model, incorporating the coupled effects of prestress and strand corrosion, is proposed to predict the global process of concrete cracking from initiation to propagation. Results show that prestress can accelerate the corrosion-induced cracking process. By varying prestress from 0 to 75% of strand tensile strength, the critical time of cover cracking decreases by 22% and the crack propagation rate increases by 9%. It is found that the proposed model is accurate in predicting corrosion-induced crack width in prestressed concrete beams. (3) A novel model is proposed to predict the corrosion-induced prestress loss in pre-tensioned concrete beams. The coupling effects of concrete cracking and bond degradation are included into the model. The effective prestress in eight corroded pre-tensioned concrete beams under various stress levels is conducted by the four-point flexural test. Experimental results are employed to verify the proposed model. Prestress loss in corroded pre-tensioned concrete beams depends on corrosion level. Corrosion-induced concrete cracking may not degrade bond strength and effective prestress unless the corrosion level exceeds 6.6%. As corrosion further progresses, bond strength and effective prestress reduce monotonically, and then decrease to zero when the corrosion level reaches 34.0%. (4) An analytical model, incorporating the effects of strand cross-section reduction, material deterioration, concrete cracking and bond degradation, is developed to predict the flexural capacity of corroded prestressed concrete beams. Additionally, the effects of flexural cracks are also included in the model. An equivalent bond stress concept is introduced to consider the effect of flexural cracks, which is further implemented into the flexural capacity prediction of corroded PC beams. The proposed model is validated by the experimental results collected from the previous studies. The flexural capacity deterioration of prestressed concrete beams depends on corrosion degree. Strand corrosion less than 5.5% leads to a slight decrement of flexural capacity. As corrosion progresses, the flexural capacity will exhibit a significant deterioration.
Author: Emmanuelle David
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Languages : fr
Pages : 269
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Le collage de plaques métalliques sur des structures en béton armé (procédé l'Hermite) est une méthode de renforcement bien connue et simple à mettre en oeuvre. Insensibles à la corrosion, les matériaux composites représentent une alternative intéressante à l'acier. Après avoir évoqué les causes de dégradation et de fissuration des ouvrages en béton armé, une étude bibliographique relative au renforcement par plaques en acier et en composite est présentée dans la première partie de ce travail. Il en ressort que des matériaux à base de fibres de carbone (CRFP) sont les mieux adaptés au renforcement des ouvrages. Dans la seconde partie de notre travail, est menée une étude expérimentale sur des poutres de 3 mètres renforcées ou réparées par collage de lamelles CRFP et soumises à une flexion quatre points. Le comportement fragile des éléments renforcés est mis en évidence et la ruine des poutres intervient par peeling-off. Une étude plus locale permet de comprendre le rôle du complexe de renforcement dans la transmission des efforts et le pontage de la fissure et permet de proposer des solutions technologiques destinées à retarder la ruine par peeling-off. Afin de prévoir le comportement des poutres renforcées, une méthode analytique basée sur les hypothèses de l'Eurocode2 est proposée et ses limites sont évoquées. Dans la dernière partie, une analyse non linéaire par éléments finis est réalisée à l'aide du logiciel français Castem2000. Les modèles utilisés pour les différents matériaux (béton, acier, lamelles CRFP) et pour les interfaces (liaison acier-béton, colle) sont présentés. Le modèle permet de simuler correctement le comportement d'une poutre renforcée par collage de CRFP et donne accès à des grandeurs difficilement mesurables (répartition des contraintes de cisaillement dans le béton et la colle). Un calcul prenant en compte l'effet d'un pré-endommagement est enfin effectué.
Author: International Atomic Energy Agency
Publisher: International Atomic Energy Agency
ISBN: 9789201063205
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 72
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Book Description
This publication results from a technical meeting on phenomenology and technologies relevant to in-vessel melt retention (IVMR) and ex-vessel corium cooling (EVCC). The purpose of the publication is to capture the state of knowledge, at the time of that meeting, related to phenomenology and technologies as well as the challenges and pending issues relevant to IVMR and EVCC for water cooled reactors by summarizing the information provided by the meeting participants in a form useful to practitioners in Member States.
