Confrontation de composites textile-mortier (TRC) à renfort carbone ou acier pour le renforcement d'éléments de maçonnerie.

International audience Une forte demande émerge concernant les techniques de renforcement de structures maçonnées existantes. En réponse, le renforcement par moulage au contact de composites à renfort textile et matrice cimentaire communément nommés textile-mortier (textile reinforced concrete, TRC) s'est développé au cours de ces cinq dernières années. Un essai permettant de caractériser le comportement en traction directe du TRC ainsi que le comportement de l'ancrage TRC/maçonnerie a été développé. Des TRC innovants renforcés par tissus d'acier inoxydable ont été testés et comparés à des TRC renforcés par grilles de carbone. Cette campagne d'essai a montré que le renforcement de structures maçonnées par moulage au contact de TRC renforcés par tissus d'acier inoxydable est technologiquement faisable. Les résultats opposent un comportement à l'arrachement ductile des TRC acier à un comportement fragile des TRC carbone. Cette différence de comportement est principalement liée à la différence de mode de rupture : les TRC carbone montrent un mode de rupture par arrachement (pull-out) entre le textile et la matrice tandis que les TRC acier rompent par un délaminage progressif de l'ancrage. </div

Comportement mécanique d'un enduit projeté sur son support pour la réhabilitation thermique des bâtiments - expérimentations à l'échelle d'un mur

International audienceCette étude traite du comportement mécanique d'une solution d'isolation par l'extérieur pour la réhabilitation thermiquedes bâtiments. L'étude présentée est réalisée à l'échelle d'un volume élémentaire représentatif (V.E.R.) de mur. La solutiond'isolation est constituée d'un enduit présentant de meilleures performances thermiques que les isolants les plus efficaces se trouvant sur le marché actuellement. Il est appliqué par projection d'une couche de 4 cm d'épaisseur sur la surface extérieure d'une structure. Ce matériau est réalisé à partir de l'aérogel de silice. Sa composition en fait un matériau poreux avec une faible résistance mécanique ainsi qu'un faible module d'Young, en comparaison d'enduits classiques. Par conséquent, le comportement mécanique de l'association structure/enduit est peu prédictible. Ce papier concerne l'étude expérimentale d'un mur maçonné recouvert de cette solution d'isolation et soumis à des sollicitations de cisaillement dans son plan. Parmi les phénomènes à approfondir, il y a une meilleure connaissance de la fissuration de l'enduit et le décollement par rapport à son support. La technique de corrélation d'images a été utilisée pour obtenir un champ de déplacement.</p

Evaluation des endommagements dans les structures BA à partir de mesures vibratoires: études expérimentales et numériques

International audience Après un événement (séisme, modifications du voisinage, ...), une structure BA peut être endommagée. La capacité résistante de cette structure peut être évaluée par des mesures vibratoires. A l'heure actuelle, ce type de mesures permet le diagnostic à l'échelle globale (toute la structure) et de manière qualitative alors que la localisation et la quantification des endommagements restent encore à approfondir. Dans le cadre de cette recherche, le diagnostic à l'échelle locale d'une structure poteaux-poutres béton armé instrumentée en laboratoire est étudié. Ce travail s'insère dans un contexte national de réévaluation des structures existantes. En première partie, le travail de recherche a commencé par une expérimentation en laboratoire sur une structure poteaux-poutres de type H (deux poteaux et une poutre). Différentes sollicitations croissantes ont été imposées au milieu de la poutre correspondant à différents états d'endommagement. Des mesures de champs de déplacement de toute la structure et des mesures vibratoires par accéléromètres ont été effectuées. A partir des mesures vibratoires, les caractéristiques dynamiques de la structure ont été identifiées (fréquences propres, déformées modales). Ces caractéristiques ont permis de caler un modèle numérique EF simplifié (établi par Matlab), qui utilise les éléments « barres » et les connexions semi-rigides entre les poteaux et les poutres. Les rigidités de ces connexions ont été identifiées par des boucles d'optimisation pour trouver les résultats qui s'approchent le plus des résultats expérimentaux. Les rigidités identifiées des connexions sont utilisées pour calculer des facteurs de rigidités qui varient entre 0 (rotule parfaite) et 1 (encastrement parfait). Ils apportent des informations sur l'état d'endommagement des connexions étudiées. Par conséquent, l'évaluation des connexions par des mesures dynamiques, à l'échelle du laboratoire, est possible. En deuxième partie, pour pouvoir vérifier l'influence des endommagements locaux sur d'une part, la réponse dynamique globale de la structure et d'autre part, sur la capacité structurelle globale de toute la structure, un code EF plus complexe (Castem) a été utilisé. Des éléments poutres multifibres ont été utilisés pour modéliser la structure du type portique. Dans un premier temps, les paramètres des matériaux (« béton » et « acier ») ont été identifiés en fonction des résultats expérimentaux sur les matériaux. Ensuite, le résultat numérique sur le portique est comparé avec l'expérimentation. La pertinence du modèle numérique dans l'évaluation de la capacité de la structure après les premiers endommagements est discutée.</p

COMPORTEMENT D'OUVRAGES DE PROTECTION EN BÉTON ARMÉ SOUS IMPACTS SÉVÈRES ANALYSES ET PROPOSITIONS

This document considers the consequences of rock falls on protective structures and especially their effects on the design and the monitoring of such structures. The first part is devoted to innovative multilayer structures for building's protection against rock falls with energies below the megajoule. The second part is devoted to rock-sheds like SDR (Structurally Dissipating Rock-shed) with an horizontal slab built to protect roads, railways, against rock falls impacts up to 20 MJ. The first studies have been completed here by the study of the behavior of DSP built with a sloped slab. The last part concerns the monitoring of DSP: as it has been discussed in the second part, the DSP may be damaged by exceptional impacts and it seems important to do a follow-up of these works by characterizing the impact location and the load level. For this, we used an approach based on inverse analysis and first results are presented. Finally this paper concludes with a discussion of the different approaches and ways which are to be explored.Ce document traite des impacts de blocs rocheux sur les ouvrages de protection et plus particulièrement de leurs conséquences sur le dimensionnement et le suivi de tels ouvrages. La première partie est consacrée à des ouvrages innovants multicouches pour la protection de bâtiments contre des chutes de blocs avec des énergies inférieures au mégajoule (MJ). La deuxième partie est consacrée aux ouvrages de protection de type PSD (pare-blocs structurellement dissipant) avec dalle horizontale destinés à protéger des voies de circulation (routes, voies ferrées,...) soumis à des impacts de blocs rocheux pouvant aller jusqu'à 20 MJ. Les premières études ont été complétées ici par celle du fonctionnement des ouvrages PSD comportant une dalle inclinée. Enfin la dernière partie concerne le suivi des ouvrages PSD : comme cela est évoqué dans la deuxième partie, les PSD peuvent être endommagés lors d'impacts exceptionnels et il semble important de pouvoir effectuer un suivi de ces ouvrages en caractérisant les endroits où les impacts ont eu lieu mais aussi le niveau de sollicitation. Pour cela nous avons utilisé une approche fondée sur l'analyse inverse et les premiers résultats obtenus sont présentés. Enfin ce document se termine par une analyse de ces différentes approches et des pistes qu'il reste encore à explorer

Etude du comportement sous impact d'une structure pare-blocs en béton armé

Cette thèse a pour objet l'étude du comportement d'un nouveau système de galerie de protection contre les chutes de blocs appelé Pare-blocs Structurellement Dissipant (PSD). L'innovation majeure, par rapport aux solutions classiques, est de dissiper l'énergie d'impact directement dans la dalle en béton armé ou dans des appuis fusibles, et non plus dans une couche de matériau amortissant. Les phénomènes dynamiques ayant lieu lors de l'impact d'un bloc sur la dalle sont analysés au moyen d'expérimentations sur une structure PSD à l'échelle î 1/3. Les efforts de percussion appliqués à la dalle, durant la phase de contact avec le bloc, sont estimés ainsi que les différents transferts et dissipations d'énergie. Les résultats ont permis de valider le principe de fonctionnement et de réparation des PSD et font apparaître que la dalle est endommagée par trois mécanismes majeurs: le poinçonnement, la mise en flexion et la déstructuration de surface de la zone impactée. Les principales grandeurs expérimentales sont retrouvées à l'aide de simulations numériques des essais avec un code éléments finis. Un modèle mécanique simplifié "masses ressorts amortisseur" est également développé dans le but de concevoir des méthodes de dimensionnement applicables en bureau d'études. Les perspectives de ce travail sont d'aboutir à l'établissement de recommandations sur la conception et la réalisation des pare-blocs structurellement dissipantThis thesis studies the behaviour of a new concept for a protection gallery under rock fall, called Structurally Dissipating Rock-shed (SDR). The main innovation, compared to conventional solutions, is to dissipate the impact energy directly into the reinforced concrete slab or into fuse supports, and no longer in a cushion layer. The dynamic phenomena, taking place during the impact of a block onto the slab, are analyzed by means of experiments on a 1/3 scale SDR structure. The percussion loads applied to the slab, during the contact phase with the block, are assessed as weIl as the various energy transfers and dissipations. The results allowed to validate the operating and repair principles of the SDR and revealed that the slab is damaged by three main mechanisms: the punching, the bending and the breaking clown at surface level of the impacted zone. The principal experimental values are found by numerical simulations of the tests with a finite elements tool. A simplified mechanical model "masses-springs-damping" is also developed with the aim of implementing design methods for engineering offices. The prospects for this work are to succeed in establishing design and construction recommendations for structurally dissipating rock-shedsCHAMBERY -BU Bourget (730512101) / SudocSudocFranceF

Analyse de l'effet d'une avalanche de neige sur un ouvrage de protection type galerie paravalanche (Expérimentation. Modélisation)

Les avalanches de neige sont un des risques naturels majeurs des régions montagneuses. Les grandeurs physiques de l'avalanche telles que la vitesse, l'épaisseur et la densité sont difficiles à évaluer au sein même de l'écoulement, alors qu'elles sont à la base des modèles d'avalanche. C'est pour ces raisons que la détermination des sollicitations exercées par l'avalanche de neige sur les ouvrages de type galerie paravalanche s'avère problématique. Le niveau de protection de ce type d'ouvrage est donc difficilement quantifiable. Dans une première partie de ce travail, nous avons fait un inventaire des ouvrages de protection et des modèles d'avalanches couramment utilisés. La deuxième partie de notre travail porte sur la connaissance et la détermination des sollicitations avalancheuses et, leurs variations spatio-temporelles sur les structures de type galerie paravalanche. Pour ceci, une expérimentation a été réalisée sur une plaque instrumentée de capteur de force placée dans un couloir d'avalanche sur le site naturel du Col du Lautaret. Pour compléter ces résultats, une expérimentation d'écoulement granulaire dans un canal incline a été mise en place. Les résultats expérimentaux montrent que les sollicitations d'impact ont des valeurs très élevées proche de la rupture de pente et qu'elles décroissent rapidement avec l'augmentation de la distance par rapport à cette rupture. La dernière partie de notre travail consiste à étudier avec le logiciel EF Fedeaslab les réponses dynamiques de la structure des galeries paravalanches sous les chargements avalancheux obtenus expérimentalement. L'effet dynamique sur la structure a été quantifié en comparant les réponses de la structure sous chargement dynamique puis statique.The snow avalanche is one of the major natural hazards in mountainous regions. The modelling of snow avalanche depends on the precise estimation of physical properties of the avalanche such as velocity, height and density, which are difficult to assess in the flow. For these reasons, the determination of solicitations performed by the snow avalanche on the snow shed becomes problematic. The level of protection of this type of structure is therefore difficult to quantity. In the firs part of this work, we proposed the innovative the structures of protection and the models of avalanches commonly used. The second part of our work concerns the determination of the solicitations of the avalanche as well as the effects of their spatial and temporal variations on the snow shed. For this, an experiment that consists of a plate of instrumented force sensors in the natural site of "Col du Lautaret" was carried out. To complement these results, an experiment of granular flow in an inclined canal was implemented in laboratory. The experimental results show that the values of the impact solicitations are very high at the rupture of slope, and they decrease rapidly when the distance to the rupture of slope increases. The last part of our work is to study the dynamic responses of the snow-shed structure under avalanche loads obtained by experimentation, using the EF software Fedeaslab. The dynamic effect on the structure has been quantified by comparing with the calculations under static loads.CHAMBERY -BU Bourget (730512101) / SudocSudocFranceF

Caractérisation des impacts sur une galerie "pare-blocs structurellement dissipant"

Cette thèse a pour objectif de quantifier l'aléa rocheux de type chute de blocs sur une galerie pare-blocs et ainsi pouvoir intégrer cette structure dans un système de détection et d'alerte de l'activité d'un versant rocheux. Pour ce type de problème, les méthodes inverses peuvent permettre une caractérisation (identification et localisation) de l'effort subi par la structure. Ces méthodes sont largement utilisées pour des structures de type poutre et plaques sous charges dynamiques inconnues. Pour résoudre ce genre de problème, l'une des approches les plus utilisées est de créer les fonctions de transfert entre des points d'impact et de mesure sur la structure expérimentalement ou numériquement, de mesurer les réponses, et de trouver la force par déconvolution du signal. Il est connu que ce type de problème est mal posé . Afin d'obtenir une solution stable ayant un sens physique, il faut généralement avoir recours à la régularisation soit par filtrage du bruit, soit par des méthodes de régularisation classique, telle que celle de Tikhonov. Le problème de caractérisation des impacts sur une structure devient plus complexe lorsque la localisation du point d'impact est inconnu. Pour résoudre ce problème, on peut utiliser une approche basée sur la minimisation d'une fonctionnelle représentant l'erreur entre les réponses mesurées et estimées en plusieurs points formant un quadrillage sur la structure. Dans le cas d'une structure en situation réelle avec des conditions aux limites complexes, il est préférable d'opter pour une approche expérimentale. Une série d'essai sur des structures simples de type poutre et plaque permet de contrôler les paramètres influents sur la qualité de reconstruction de l'effort. Afin de recréer les caractéristiques de la structure et son comportement, une application de la démarche sur une dalle en béton armée s'avère la plus appropriée. En utilisant les fonctions de transfert obtenues expérimentalement et validées numériquement, la localisation des efforts et l'identification de leurs historiques devient possible. Cette étude ouvre les perspectives d'étendre l'application des méthodes inverses à la caractérisation des efforts de type souffle générés par une avalanche ou par une explosion.The aim of this thesis is to quantify the hazard of rock fall on a rock-shed structure, and thus able to integrate this structure into a system of detection and warning. For this type of problem, the inverse methods may allow a characterization (identification and location) of the effort sustained by the structure. These methods are widely used for structures like beams and plates under dynamic loads unknown. To resolve this problem, one of the most used approaches is to create transfer functions between impact point and measuring point on the structure experimentally or numerically, measure responses, and find the force history by deconvolution of the signal. It is known that this type of problem is "ill posed". To obtain a stable solution with physical sense, it must generally be used to stabilize either by filtering noise, or by conventional methods of regularization, such as that of Tikhonov. The problem of characterization of impacts on a structure becomes more complex when the impact location is unknown. To resolve this problem, we can use an approach based on the minimization of an objective function representing the error between measured and estimated responses at several points forming a grid on the structure. In the case of a real structure with complex boundary conditions, it is preferable to opt for an experimental approach. A series of tests on simple structures like beams and plates can control the parameters affecting the quality of the force location and identification. To recreate the characteristics of the structure and behavior, an application of the approach on reinforced concrete slab is most appropriate. By using transfer functions obtained experimentally and validated numerically, the location and identification of force history becomes possible. This study opens perspectives to extend the application of inverse methods to characterize the efforts of such breath generated by a flood or an explosion.CHAMBERY -BU Bourget (730512101) / SudocSudocFranceF

Etude de la capacité de dissipation sous impact d'une structure sandwich de protection contre les chutes de blocs rocheux

Cette thèse aborde le domaine de la protection passive contre les chutes de blocs rocheux. L'objectif est d'étudier un ouvrage composite dissipatif de protection : l'ouvrage sandwich. Il est composé d'une dalle en béton armé qui a pour rôle de répartir l'effort d'impact sur une deuxième couche composée de grave insérée dans des chaussettes de géotextile extensible contenues dans des colonnes de pneus de voitures usagés. Une campagne expérimentale de lâchers de blocs à l'échelle de l'ouvrage est réalisée dans le but de mesurer les efforts transmis par l'ouvrage pour des énergies cinétiques allant jusqu'à 90 kJ. L'ouvrage sandwich est bien adapté pour des énergies de 50 à 100 kJ. Pour des énergies supérieures, le double sandwich (superposition de 2 sandwichs simples) paraît mieux adapté pour diminuer l'intensité de la force transmise en améliorant l'effet de dissipation par une meilleure répartition de la charge d'impact. En parallèle, des simulations numériques grâce à la méthode des éléments discrets, et plus particulièrement le code SDEC, sont menées. Une procédure de calage des paramètres locaux est proposée pour simuler le comportement de l'ouvrage sandwich sous impact. Les paramètres élastiques et plastiques sont calés à partir d'essais quasi-statiques triaxiaux ou de compression simple. De plus, une loi de transfert de moment est ajoutée pour augmenter le frottement entre les grains ou pour modéliser la flexion de la dalle en béton armé ce qui permet de représenter le comportement de l'ouvrage pour une gamme d'énergie allant jusqu'à 45 kJGRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Contribution à l'évaluation de la vulnérabilité sismique d'un bâtiment hospitalier

Assurer la continuité de services d'un bâtiment hospitalier après un séisme nécessite, au-delà d'une bonne résistance structurelle, l'opérabilité des composants techniques et médicaux indispensables pour maintenir les soins. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail de thèse est de fournir aux gestionnaires techniques hospitaliers une méthode globale et de première analyse pour évaluer la vulnérabilité sismique du système hospitalier vis-à-vis d'un séisme "limite de services", générateur de peu de dommages structuraux. La base de ce travail repose sur une méthode existante (Visual Screening method) construite essentiellement sur des données historiques du comportement des divers composants pendant le séisme. Pour compenser le manque de données de retour d'expérience, surtout pour les nouveaux composants, nous proposons une méthode alternative pour apprécier la vulnérabilité d'un composant en place. Cette méthode est basée sur la constitution d'un profil sismique du composant à partir de quinze paramètres caractéristiques influençant sa vulnérabilité tels que la masse, la sensibilité fonctionnelle, etc. La méthode d'analyse multicritère ELECTRE TRI est utilisée pour affecter le composant dans une classe de vulnérabilité prédéfinies (non vulnérable, peu vulnérable, vulnérable et très vulnérable). L'originalité de ce travail repose sur la mise en œuvre d'une analyse de sensibilité automatique du résultat aux paramètres de la méthode ELECTRE TRI, associée à une prise en compte de l'incertitude sur les données saisies par l'utilisateur lors la définition du profil du composant par une simulation de type Monte-Carlo.To ensure the continuity of hospital's services after an earthquake, it requires, in addition to a good structural resistance, the operability of technical components necessary to maintain the medical care. In this context, the objective of this thesis is to provide for hospital's manager a global and a preliminary approach to assess the seismic vulnerability of the hospital system towards a "limit of services" earthquake that causes slight structural damages. This work is based on an existing method (Visual Screening) which is set up mainly on historical behavior of the various components during earthquakes. To make up for lack of data of feed-back, especially for new components, we propose an alternative method for assessing the vulnerability of a component in situ. This method is based on the composition of component's seismic profile from fifteen characteristic parameters affecting its vulnerability such as mass, functional sensitivity, etc. ELECTRE TRI (multicriteria analysis method) is used to assign the component in a predefined vulnerability class (no vulnerable, little vulnerable, vulnerable and very vulnerable). The originality of this work is the implementation of an automatic sensitivity analysis of ELECTRE TRI parameters. Thus the uncertainties of data entered by the user at the time of component's profile setting are taking into account by Monte Carlo simulation.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Identification et localisation des impacts par analyse inverse

Pour répondre aux besoins d’estimer les sollicitations que subit un ouvrage en situation réelle, on a recours aux méthodes inverses: on exploite des réponses mesurées sur une structure pour tenter d’en identifier les causes, c’est-à-dire, les forces d’excitation à l’origine. Le but de ce travail est d’identifier la force d’impact sur des structures simples de type poutre et/ou plaque par analyse inverse, et localiser  la sollicitation ce qui revient à déterminer le point d’impact