Apport des approches probabilistes pour l’évaluation non-destructive du béton par inversion multi-physique en vue d’une intégration dans des modèles mécaniques.

Abstract

Le maintien du niveau de performance structurelle des ouvrages en génie civil passe par leur inspection et leur auscultation par des méthodes destructives et non destructives. Les méthodes d’évaluation non destructive (END) permettent d’évaluer les propriétés physiques (porosité, densité, degré de saturation,..) et/ou mécaniques (résistance, module d’élasticité) du béton en se basant sur des modèles de conversion reliant les mesures END et les propriétés du béton mesurées sur des prélèvements (mesure destructives). Ces modèles sont construits par la mise en œuvre d’une campagne expérimentale combinant des essais END avec un nombre d’essais destructifs. Cette stratégie d’évaluation non-destructive est confrontée à de nombreux verrous en raison de la sensibilité des paramètres mesurés à des facteurs endogènes et/ou exogènes, en plus de l’hétérogénéité du béton et de sa variabilité spatiale. La prise en compte de cette variabilité spatiale est d’un grand intérêt pour fiabiliser la méthodologie END. Elle peut être déterminée par exemple à partir de l’estimation de la variabilité spatiale des mesures relevant de l’END lors du diagnostic des ouvrages en béton armé permettant ainsi de réduire le nombre de carottes prélevées. De plus, les procédures de calibration et d’inversion des modèles de conversion doivent être confortée en contrôlant les facteurs d’influence comme par exemple le nombre et la position des prélèvements (carottes), la maîtrise voire la réduction des incertitudes de mesure et éventuellement la combinaison entre les techniques d’END.Dans le cadre de cette thèse, les indicateurs porosité Ф et degré de saturation Sr ainsi que leurs variabilités, y compris leurs longueurs de corrélation spatiale, ont été estimés simultanément par trois techniques END complémentaires : les ultrasons, la résistivité électrique et le radar. Ces deux indicateurs sont essentiels afin d’estimer la durée de vie et de prédire l'évolution d'une dégradation physico-chimique dans les structures en béton armé. Trois modèles de conversion multi-physiques et de formes différentes ont été considérés. Plusieurs jeux de données réels ont été considérés pour la calibration en minimisant l’erreur quadratique moyenne (EQM). La variabilité spatiale a été générée à l'aide de la méthode de discrétisation spatiale Circulant Embedding et une fonction d'autocorrélation exponentielle isotrope. Des approches numériques de calibration et d’inversion de ces trois modèles de conversion ont été ensuite proposées. L’effet de l’incertitude de mesure, de la combinaison de deux ou trois techniques CND et du nombre d’échantillonnage sur la qualité d’END de Ф et Sr, en terme d’EQM et des courbes de risque, ont été également évalués.Enfin, la variabilité spatiale a été intégrée, dans le cadre d’une approche probabiliste, dans des modèles mécaniques pour étudier son effet sur le comportement à la rupture d’un voile en béton armé soumis au cisaillement. Des simulations numériques ont été réalisées en 2D en considérant le modèle d’endommagement mécanique de Fichant-La Borderie pour le béton. L’effet de la variabilité du module de Young E et de la résistance à la traction f_t, pris comme paramètres d’entrée, sur la loi de comportement, les champs d’endommagement et les champs d’ouverture de fissure ont été analysés. Les résultats ont montré l’utilité de prendre en compte la corrélation spatiale dans la localisation de l’endommagement.