Chemo-mechanics coupling applied to civil engineering structure durability
Couplages chemo-mécaniques appliqués à la durabilité des ouvrages de génie civil
Résumé
La maîtrise de l'impact environnemental des ouvrages de génie civil passe par l'allongement de leur durée vie afin de repousser leur remplacement et limiter ainsi l'utilisation des ressources naturelles qu'ils mobilisent à leur construction. Ceci est particulièrement pertinent pour les ouvrages d'envergures destinées à la production d'énergie électrique (barrages, centrales nucléaires, stockage de produits radioactifs), mais aussi pour les infrastructures de transport (ponts, chaussées) ou les ouvrages portuaires, industriels et offshores. La majeure partie de ces ouvrages de très grandes dimensions sont en béton armé ou précontraint, et leur durée de vie devrait être à minima séculaire. Ils sont toutefois soumis en permanence à un environnement naturel ou industriel qui cause leur dégradation progressive. Il est par conséquent important de comprendre les processus conduisant à leur altération, soit afin de démontrer qu'ils sont encore fonctionnels, soit pour évaluer, lorsque c'est nécessaire, l'efficacité de leur réparation. Figure 1 : Exemple d'ouvrages de génie civil dont l'allongement de la durée de vie peut être bénéfique à la préservation des ressources naturelles L'un des axes de recherche du LMDC de Toulouse est la prédiction des vitesses de dégradation de ces ouvrages et des conséquences structurelles de ces dégradations. Les outils développées combinent approches expérimentales, mesures sur ouvrages, et analyses numériques par la méthode des éléments finis. Les méthodes aux éléments finis doivent permettre de répercuter les conséquences des détériorations physico-chimiques sur le comportement mécanique de ces grands ouvrages. Dans ce but des modèles physico-chimiques, des modèles de transferts de fluides, et des modèles mécaniques non linéaires doivent être couplés, sans perdre de vue, à chaque étape de la conception des équations qu'ils contiennent, les conséquences en termes de temps de calcul numérique que vont engendrer l'application de ces modèles à des ouvrages de grande taille sur de longues durées de vie. Même si des étapes intermédiaires de compréhension des processus les plus complexes peuvent passer par des méthodes d'homogénéisation numérique, il faut in fine retrouver une efficacité numérique permettant de calculer de la façon la plus performante possible ces ouvrages, ce qui exclue une représentation fine de leur microstructure lors des analyses globales. Le LMDC a dans ce but capitalisé ses connaissances sous la forme de modèles interdépendants capables de répercuter les effets microstructuraux à l'échelle macroscopique, sans recourir à des modélisations numériques de changement d'échelle (Sellier, 2018).
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)