Présentation

Article

1 - PHÉNOMÉNOLOGIE LIÉE AU DÉVELOPPEMENT DE LA CORROSION ET CONSÉQUENCES MÉCANIQUES

2 - STRATÉGIES NUMÉRIQUES DE MODÉLISATION

3 - APPLICATION STRUCTURALE : POUTRE SUJETTE À UN CHARGEMENT DE FLEXION QUATRE POINTS

4 - CONCLUSION

5 - GLOSSAIRE

6 - SIGLES, NOTATIONS ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : C6153 v1

Conclusion
Comportement des structures en béton armé existantes - Corrosion des armatures

Auteur(s) : Dr Benjamin RICHARD

Date de publication : 10 nov. 2020

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Après la seconde guerre mondiale, un grand besoin d'infrastructures est apparu. Face au défi de la reconstruction, les pouvoirs publics se sont tournés vers les architectes et ingénieurs qui ont dû apporter des réponses rapides qui, parfois, n’ont pas intégré les aspects liés à la durabilité. Toutefois, les gestionnaires d'ouvrage en béton armé ont fait état de dégradations causées par la corrosion des armatures.

Cet article, rappelle d’abord les fondements du phénomène de corrosion des armatures. Ensuite, les principales voies de calcul permettant de prendre en compte ce phénomène dans les modèles mécaniques sont présentées. Enfin, un cas d’application permet de mettre l’accent sur certains points d’attention.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Behavior of reinforced concrete structures Corrosion of rebars

A loss of infrastructures appeared during the post second war period. To face this issue, public authorities asked civil engineering to new ones with a non-flexible time constraint. Thatiswhy civil engineers have sometimes answered without taking into account sustainability aspects in thedesignstage.Nowadays,manystakeholdersreportdegradationscausedbycorrosionofthe rebars.

In this paper, the basis of this phenomenon are first described. Then, the main simulation strategies to account for corrosion in the mechanical model are presented. Finally, an illustrative structural case study shows some specific aspects on which attention should be paid.

Auteur(s)

  • Dr Benjamin RICHARD : HDR, Ing. Chef du Laboratoire de Modélisation et d’Analyse de la Performance des Structures - Président du Comité Scientifique et Technique de l’Association Française de Génie Parasismique IRSN, (Fontenay aux Roses, France)

INTRODUCTION

Après la seconde guerre mondiale, un grand besoin d’infrastructures est apparu. Face au défi de la reconstruction, les pouvoirs publics se sont tournés vers les architectes et ingénieurs en génie civil qui ont dû apporter des réponses rapides. Dans ce contexte, les réponses apportées n’ont parfois pas pleinement intégré les notions de durabilité des ouvrages de génie civil. Aujourd’hui, l’ensemble de ces infrastructures constitue un héritage et un patrimoine dont les fonctionnalités en service doivent être maintenues.

À titre d’exemple, on peut mentionner les ouvrages d’art ou encore les ponts rails utilisés par l’ensemble des usagers des réseaux routier et ferroviaire. Or, comme il en est fait état dans le rapport d’information du Sénat , les gestionnaires d’ouvrages ont fait état d’importants signes d’endommagement causés par l’interaction entre l’environnement extérieur et les matériaux constitutifs des ouvrages existants. Leur durabilité en est nettement affectée, pouvant conduire parfois à une perte d’aptitude au service, voire jusqu’à une perte de sécurité structurale. Une des causes majeures responsables de cette perte de performance a été identifiée comme étant la corrosion des armatures présentes dans le béton armé. Ce phénomène est susceptible de se développer soit par carbonatation, soit par pénétration des ions chlorures dans le béton d’enrobage. C’est alors que des produits de corrosion, encore appelés rouille, apparaissent. Leur formation, puis leur expansion, génèrent des contraintes de traction qui, dès que la résistance en traction du béton est dépassée, entraînent l’apparition de fissures. D’un point de vue pratique, dès que les premières fissures sont remarquées à la surface du béton, la corrosion a généralement atteint un stade avancé et des actions de maintenance correctives doivent être lancées. Cela occasionne des coûts importants .

Ainsi, l’évolution des conséquences mécaniques associées au développement de la corrosion des armatures du béton armé se pose dans le cas des ouvrages existants. De plus, si l’on se réfère au retour d’expérience acquis depuis les années 1950, pour les ouvrages neufs, quelle que soit leur nature, ce point doit être pris en compte (conception, surveillance en service, maintenance). Apporter des éléments de réponse en vue d’anticiper au mieux les conséquences de cette pathologie présente donc des enjeux importants. Pour cela, de nombreux travaux ont été réalisés au sein des communautés scientifiques nationales et internationales. A titre d’exemples, on peut citer les projets APPLET , EvaDéOS ou encore MODEVIE soutenus par l’Agence Nationale de la Recherche. Ces travaux ont pour objectifs, d’abord de comprendre les mécanismes physico-chimiques responsables de l’apparition et du développement de la corrosion des armatures dans le béton armé, et ensuite de proposer des stratégies de modélisation pour décrire et prédire les conséquences mécaniques de ce phénomène. Ainsi, des outils de modélisation et de description ont fait l’objet de nombreux développements pour :

  • d’une part, prendre en compte l’état vieilli dans un modèle numérique ;

  • d’autre part, évaluer les fonctions de performance caractéristiques des états limites en service ou ultimes.

Cet article vise à présenter des éléments de connaissance relatifs à l’évaluation du comportement d’éléments de structure en béton armé en présence de corrosion des armatures. En premier lieu, les principaux mécanismes responsables de l’initiation et du développement du phénomène de corrosion des armatures sont rappelés. Comprendre avec précision ces phénomènes est nécessaire, non seulement pour élaborer des stratégies correctives, mais aussi pour être en mesure d’en tenir compte lors de l’évaluation de la durée de vie des ouvrages concernés. En particulier, une attention spécifique sera apportée à l’identification des conséquences mécaniques du phénomène de corrosion, aussi bien à l’échelle locale qu’à l’échelle de la structure. Les premiers signes à l’échelle locale peuvent parfois permettre au gestionnaire d’ouvrages de mettre en place des stratégies de maintenance corrective légères, évitant ainsi des interventions plus lourdes susceptibles d’engendrer la mise hors service temporaire d’un ouvrage. En second lieu, les principales stratégies de modélisation existantes sont présentées : des plus simplifiées aux plus sophistiquées.

À ce stade, seul le cas des ouvrages existants est considéré, le principal objectif des approches de modélisation étant l’évaluation des marges à un instant donné. Les cadres d’application de chacune des approches de modélisation sont explicités et les apports et les lacunes de chacune d’entre elles sont exposés.

Pour terminer, un exemple d’évaluation structurale est proposé à l’aide de deux approches distinctes.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

steel   |   Concrete   |   Corrosion   |   building   |   models

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-c6153


Cet article fait partie de l’offre

Vieillissement, pathologies et réhabilitation du bâtiment

(52 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

4. Conclusion

Cet article présente des éléments de connaissance pour permettre de mieux évaluer le comportement d’éléments de structure en béton armé en présence de corrosion des armatures. Il rappelle l’origine des mécanismes physico-chimiques responsables du phénomène de corrosion des armatures présentes dans le béton armé, donne une vision globale des approches de modélisation du comportement des éléments de structure de génie civil atteints de corrosion et enfin, présente une étude comparative entre deux approches de modélisation sur la base d’un élément de structure simple.

Dans une première partie, quelques éléments ont été présentés pour permettre de bien distinguer les deux cas de corrosion couramment rencontrés dans le domaine du génie civil : la corrosion par carbonatation et la corrosion par chlorures. Dans le cas de la carbonatation ou encore corrosion généralisée, la corrosion a tendance à apparaître de manière uniforme le long des armatures en acier alors que dans le cas des chlorures, il est courant d’observer des piqûres localisées susceptibles de conduire à une rupture locale de l’armature. Dans une seconde partie, les principales approches permettant de prendre en compte le phénomène de corrosion dans des simulations numériques ont été présentées. Après une brève revue de la littérature, trois classes d’approches ont été exposées et illustrées.

L’approche M1 permet de décrire simplement l’effet de la corrosion sur la ductilité globale de l’élément de structure analysé. Sa simplicité de mise en œuvre rend cette approche plutôt courante. L’approche M2, plus coûteuse en temps de calcul et plus exigeante en termes d’identification de paramètres matériaux, permet de décrire avec finesse les variations d’adhérence entre l’acier et le béton en présence de corrosion. Enfin, l’approche M3 a été illustrée. Cette dernière approche est de loin la plus coûteuse en temps de calcul et la plus délicate à mettre en œuvre à bien des égards. Toutefois, elle permet d’accéder à des quantités locales d’intérêt inaccessibles à l’aide des autres approches exposées. Ainsi, une étude comparative sur la base d’une même campagne expérimentale des approches M2 et M3 est présentée.

Plusieurs...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Vieillissement, pathologies et réhabilitation du bâtiment

(52 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Conclusion
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) -   Sécurité des ponts : éviter un drame.  -  Rapport d’information du Sénat n°609 déposé le déposé le 26 juin 2019 (2018). https://www.senat.fr/rap/r18-609/r18-609.html.

  • (2) -   *  -  https://anr.fr/Projet-ANR-06-RGCU-0001

  • (3) -   *  -  https://anr.fr/Projet-ANR-11-VILD-0002

  • (4) -   *  -  https://anr.fr/Projet-ANR-14-CE22-0018

  • (5) - LONGUET (P.) -   La phase liquide du ciment hydraté.  -  Revue du Mater. Constr., 676:35-41 (1976).

  • (6) - SANDBERG (P.) -   Critical evaluation of factors affecting chloride initiated reinforcement corrosion in concrete.  -  University of Lund, Lund Institute of Technology, Division of Building Materials (1995).

  • ...

NORMES

  • Eurocode 2: Design of concrete structures—Part 1-1: General rules and rules for buildings. Brussels, Belgium - Eurocode - 2004

ANNEXES

  1. 1 Annuaire

    1 Annuaire

    Laboratoires – Bureaux d’études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)

    Université Gustave Eiffel, Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l’Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR), Département Matériaux et Structures (MAST),

    Laboratoire Expérimentation et modélisation pour le génie civil et urbain (EMGCU)

    Laboratoire Comportement physico-chimique et durabilité des matériaux (CPDM)

    https://www.univ-gustave-eiffel.fr/recherche/axes-de-recherche-et-d-expertise/

    Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions (LMDC)

    http://www-lmdc.insa-toulouse.fr/

    Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN), Pôle Sûreté Nucléaire (PSN)

    Service d’Expertise des Equipements et des Structures (SES), Laboratoire de Modélisation et d’Analyse de la Performance des Structures (LMAPS)

    Service étude et recherche expérimentale (SEREX), Laboratoire de réalisation d’équipements expérimentaux (LR2E)

    https://www.irsn.fr/FR/Larecherche/Organisation/equipes/environnement/Pages/unite-Environnement.aspx#.X3PR52gzY2w

    Chalmers tekniska högskola (Chalmers University of Technology)

    https://www.chalmers.se/en/Pages/default.aspx

    Laboratoire de Mécanique et Technologie (LMT). Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay Cachan, France.

    http://lmt.ens-paris-saclay.fr/

    Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)

    CAST3M, Code de calcul permettant la recherche de solutions approchées...

    Cet article est réservé aux abonnés.
    Il vous reste 92% à découvrir.

    Pour explorer cet article
    Téléchargez l'extrait gratuit

    Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


    L'expertise technique et scientifique de référence

    La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
    + de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
    De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

    Cet article fait partie de l’offre

    Vieillissement, pathologies et réhabilitation du bâtiment

    (52 articles en ce moment)

    Cette offre vous donne accès à :

    Une base complète d’articles

    Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

    Des services

    Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

    Un Parcours Pratique

    Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

    ABONNEZ-VOUS