Armatures et câbles du génie civil

Les armatures de polymères renforcés de fibres (PRF) sont de plus en plus utilisées en Amérique du Nord pour le renforcement interne de structures en béton, en raison de leurs excellentes propriétés mécaniques et de leur résistance à la corrosion. En France où elles sont actuellement peu utilisées, il apparait que leur potentiel est important et des groupes de travail se sont récemment créés en vue de définir une procédure de certification et un référentiel normatif de ces PRF et d’établir des règles de dimensionnement adaptées pour les structures renforcées.

Néanmoins, la durabilité des PRF— en particulier sous des conditions environnementales sévères— demeure encore un sujet de recherche crucial, malgré de nombreuses études menées par les équipes canadiennes depuis une quinzaine d’année, et plus récemment par l’Université Gustave Eiffel, Ex - IFSTTAR. Le manque de données sur la durabilité des armatures PRF, en particulier dans le cadre d’un vieillissement sous charge (combinaison du vieillissement environnemental en milieu alcalin et d’une sollicitation mécanique de type fluage) freine encore leur acceptation et la généralisation de leur utilisation.
 
Ce programme de recherche vise à comprendre et appréhender les mécanismes d’endommagement en milieu alcalin sous charge des armatures composites. Il met en œuvre une vaste campagne de vieillissement sous charge accéléré (couplage entre vieillissement hygrothermique et fluage) sur des armatures PRF à base de fibres de verre.

La thèse est effectuée en collaboration avec l’ANDRA qui envisage d’utiliser ce type d’armature dans ses structures de stockage. Le laboratoire SMC y est impliqué aux côtés de 2 laboratoires : le laboratoire EMGCU du département MAST et le laboratoire Navier. Le CEREMA est également impliqué dans le suivi des travaux de thèse.

Bien que la pérennité de la précontrainte soit garantie dans la très grande majorité des cas, plusieurs ruptures de câbles ont été constatées sur de grands ouvrages. Ces ruptures sont attribuées à des problèmes de corrosion suite à différentes causes initiales. Le projet avait comme objectif de réaliser des ruptures de torons et de câbles injectés au coulis de ciment par découpe mécanique des fils pour simuler les dégradations résultant de la corrosion. Il a été réalisé 3 essais sur des torons T15 et 2 essais sur des câbles constitués de 5 torons T15 suivant différents scenarios de découpe.

Les principaux résultats sont que le réancrage par rupture de fils se fait principalement par confinement dans la gaine PEHD et que le mode d’endommagement est identique que les ruptures aient été réalisées de façon localisée ou généralisée sur plusieurs torons. Un taux d’environ 30 % de ruptures de fils est suffisant pour que le toron ou le câble se s’endommage totalement.

Notre laboratoire a été impliqué avec la mobilisation du banc de 200m, l’aide à la réalisation des essais, le suivi non destructif et l’expertise des câbles testés.

Le projet financé par l’ANRT et appelé MACENA (MAîtrise du Confinement d’une ENceinte en Accident) s’intéresse à la modélisation de l’évolution de la porosité d’une structure en béton précontraint en fonction de la température. Ce projet est piloté par Grenoble-INP/3SR, et est composé du consortium suivant : CEA, CERIB, EDF R&D, IFSTTAR, LMDC, NECS, OXAND et IPRA.

Le laboratoire SMC de l'Université GUstave Eiffel travaille dans ce cadre sur la problématique posée par les armatures métalliques de la structure (passives ou actives) en s’appuyant notamment sur son expertise et sa longue expérience sur ces sujets, et sur son positionnement d’acteur majeur Français de la certification des armatures et procédés de précontrainte. Il est plus particulièrement en charge d’un état des lieux de l’évaluation des pertes de précontrainte sur le type de structure étudié (post-doctorat de Mélanie Denecker) et une étude expérimentale relativement importante d’évaluation de l’influence de la température sur le comportement des armatures métalliques (post-doctorat de Wiem Toumi-Ajimi). Cette dernière porte sur l’évaluation de l’évolution des comportements en traction des armatures métalliques passives et actives, du comportement d’interface entre armatures passives et béton, et du comportement en relaxation des armatures actives en fonction de la température.