Mechanical behaviour of structural concrete repairs : coupled effect of drying and loading
Comportement des réparations structurales en béton : couplage des effets hydriques et mécaniques
Abstract
Drying shrinkage may be a significant cause of deterioration of thin concrete repairs. Shrinkage induced stresses can at least partially be relieved by tensile creep. Hydration effects and interface properties may have significant influence on concrete repair behaviour. An important experimental study was undertaken
to understand the overall behaviour and to feed a numerical analysis tool. Different repair materials and setting techniques were studied. Long term and short term flexural tests were performed. Drying shrinkage and creep was found to be a very significant phenomenon for crack development. The used materials and setting techniques are shown to be very satisfying to restore structural capacity. The numerical formulation is presented in
this thesis. Both humidity effects and non-linear mechanical behaviour of the constitutive materials are taken into account. Phenomenological laws are used to describe mechanical damage and drying shrinkage. Moisture migration is described using a single diffusion equation. The aim of this numerical model is to obtain an analysis tool to complete experimental tests. Experimental results obtained on small lab specimens permit to calibrate numerical coefficients. Numerical results show close agreement with
experimental data.
to understand the overall behaviour and to feed a numerical analysis tool. Different repair materials and setting techniques were studied. Long term and short term flexural tests were performed. Drying shrinkage and creep was found to be a very significant phenomenon for crack development. The used materials and setting techniques are shown to be very satisfying to restore structural capacity. The numerical formulation is presented in
this thesis. Both humidity effects and non-linear mechanical behaviour of the constitutive materials are taken into account. Phenomenological laws are used to describe mechanical damage and drying shrinkage. Moisture migration is described using a single diffusion equation. The aim of this numerical model is to obtain an analysis tool to complete experimental tests. Experimental results obtained on small lab specimens permit to calibrate numerical coefficients. Numerical results show close agreement with
experimental data.
L'industrie des réparations en béton a pris un essor considérable ces dix dernières années. Un nombre important d'ouvrages du génie civil nécessitent des réparations afin de maintenir leur état de service. Les techniques et les matériaux pour les réparations sont toutefois mal compris ou mal appréhendés.
Cette thèse a pour objectif d'étudier le comportement des réparations structurales en béton sous l'effet couplé d'un chargement hydrique et mécanique. La thèse est divisée en trois parties principales. Nous étudions tout d'abord les différents mécanismes physiques agissant dans les réparations. Dans la seconde partie, nous effectuons une étude expérimentale sur des structures
réparées. Enfin, dans la dernière partie, nous proposons un modèle numérique permettant d'analyser et de prévoir le comportement des réparations.
Plusieurs études récentes ont montré que le retrait de séchage a un effet préjudiciable pour les réparations en béton et peut mener à de sévères problèmes de durabilité. Le fluage en traction peut à l'inverse avoir un rôle positif en permettant de relaxer les contraintes.
Dans l'étude expérimentale, nous étudions le comportement de poutres en béton armé, de quatre mètres de longueur, réparées dans la partie tendue. L'étude théorique et numérique, basée sur des modèles phénoménologiques, permet d'analyser un plus grand nombre de paramètres. L'outil numérique donne des résultats en accord avec les données expérimentales. Ces études montrent l'importance du retrait de séchage. Il apparaît que plus le séchage est élevé, plus la couche réparée fissure. Ce comportement est modéré par le fluage qui permet de ralentir, voire d'éviter la fissuration. Les essais de conditionnement réunissant séchage et chargement mécanique
indiquent qu'il apparaît une fissuration différée non négligeable par rapport à la fissuration due au chargement mécanique. Cette fissuration est significativement affectée par le retrait et le
fluage. Dans ce dernier cas, une augmentation du fluage tend à accentuer la fissuration. Vis à vis d'un chargement mécanique jusqu'à rupture, les éléments réparés ont un comportement similaire
à celui des éléments sains.
L'étude expérimentale a ainsi permis de compléter les banques de données sur les réparations en béton. L'outil numérique développé dans cette thèse peut permettre d'étudier des réparations plus complexes (géométrie, conditions limites, ...).
Cette thèse a pour objectif d'étudier le comportement des réparations structurales en béton sous l'effet couplé d'un chargement hydrique et mécanique. La thèse est divisée en trois parties principales. Nous étudions tout d'abord les différents mécanismes physiques agissant dans les réparations. Dans la seconde partie, nous effectuons une étude expérimentale sur des structures
réparées. Enfin, dans la dernière partie, nous proposons un modèle numérique permettant d'analyser et de prévoir le comportement des réparations.
Plusieurs études récentes ont montré que le retrait de séchage a un effet préjudiciable pour les réparations en béton et peut mener à de sévères problèmes de durabilité. Le fluage en traction peut à l'inverse avoir un rôle positif en permettant de relaxer les contraintes.
Dans l'étude expérimentale, nous étudions le comportement de poutres en béton armé, de quatre mètres de longueur, réparées dans la partie tendue. L'étude théorique et numérique, basée sur des modèles phénoménologiques, permet d'analyser un plus grand nombre de paramètres. L'outil numérique donne des résultats en accord avec les données expérimentales. Ces études montrent l'importance du retrait de séchage. Il apparaît que plus le séchage est élevé, plus la couche réparée fissure. Ce comportement est modéré par le fluage qui permet de ralentir, voire d'éviter la fissuration. Les essais de conditionnement réunissant séchage et chargement mécanique
indiquent qu'il apparaît une fissuration différée non négligeable par rapport à la fissuration due au chargement mécanique. Cette fissuration est significativement affectée par le retrait et le
fluage. Dans ce dernier cas, une augmentation du fluage tend à accentuer la fissuration. Vis à vis d'un chargement mécanique jusqu'à rupture, les éléments réparés ont un comportement similaire
à celui des éléments sains.
L'étude expérimentale a ainsi permis de compléter les banques de données sur les réparations en béton. L'outil numérique développé dans cette thèse peut permettre d'étudier des réparations plus complexes (géométrie, conditions limites, ...).
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