renforcement par composite de structures en ébton armé

Modélisation et analyse du comportement de structures en béton armé renforcées par PRF sous chargement de fatigue

Laboratoire d’accueil :           LMC2 (EA 7427), campus de la Doua, Villeurbanne

Encadrement :                        E. FERRIER

Le comportement à la fatigue des ponts en béton armé renforcés par composites polymères renforcés de fibres (PRF) collés dépend à la fois des propriétés du béton, de l’acier et du composite. Sous chargements cycliques, la structure subit une dégradation progressive liée à la fissuration du béton, au glissement acier-béton et au décollement partiel du PRF. Le renforcement par PRF (souvent en fibres de carbone ou de verre) permet d’augmenter la rigidité et de réduire les déformations, retardant ainsi l’initiation et la propagation des fissures. Toutefois, la performance à long terme dépend fortement de l’adhérence entre le composite et le béton : une fatigue excessive peut entraîner une perte d’adhésion et une diminution de l’efficacité du renforcement. Les études expérimentales montrent que, correctement appliqué, le renforcement par PRF améliore la durée de vie en fatigue des éléments structuraux, parfois d’un facteur supérieur à 2, tout en maintenant la capacité portante. Les principaux modes de rupture sous fatigue incluent le décollement progressif du PRF, la rupture des fibres ou la fissuration du béton sous-jacent. En conclusion, le renforcement par PRF constitue une solution efficace et durable pour prolonger la vie en service des ponts en béton armé soumis à des sollicitations répétées.

La thèse proposée s’inscrit dans ce cadre et vise à étudier le comportement en flexion sous chargement cyclique d’une poutre de section en T renforcée par PRF. Les travaux prévus comportent un volet de modélisation et un volet expérimental.

L’objectif de ce travail est de développer un modèle numérique tridimensionnel, basé sur la méthode analytique ou numérique, afin de simuler le comportement en flexion sous chargement de fatigue de poutres en béton armé renforcés par composites PRF collés. Ce modèle vise à reproduire fidèlement les phénomènes observés expérimentalement, notamment les endommagements du béton, la fissuration et le délaminage du renforcement, à travers une approche non linéaire du comportement matériau et de l’interface béton–PRF. La validation du modèle sera assurée à partir des résultats d’essais de fatigue et de flexion menés au laboratoire durant le stage, complétés par des données issues de travaux récents. Selon l’avancement, une étude paramétrique permettra d’identifier les paramètres influents sur la durabilité et la résistance à la fatigue de ces structures renforcées.

Sous la supervision de E. Ferrier, l’étudiant aura pour mission de concevoir et de calibrer les modèles, de participer à la préparation et à la réalisation des essais expérimentaux, puis d’analyser et de confronter les résultats numériques et expérimentaux afin d’établir la validité et la fiabilité du modèle proposé. Le laboratoire mettra à disposition l’ensemble des moyens matériels et logiciels nécessaires.

Le LMC2 est un laboratoire de recherche de l’Université Claude Bernard Lyon I (UCBL).  Il s’entend se positionner comme un acteur majeur dans la recherche sur les matériaux et des structures composites appliqués aux constructions et aux ouvrages de génie civil,  avec un accent particulier sur l’analyse expérimentale et la modélisation du comportement d’ouvrages ou de composants d’ouvrages de génie civil – tels que le béton armé, le béton précontraint, le bois ou le métal. Ses orientations scientifiques s’inscrivent pleinement dans les enjeux de la transition écologique, en visant notamment la mise au point de matériaux et de technologies de construction plus respectueux de l’environnement, afin de maîtriser la durabilité des ouvrages et de prévenir les risques liés à leur vieillissement ou à l’évolution des sollicitations. L’objectif est de concevoir des solutions innovantes, à la fois efficaces, résistantes et respectueuses de l’environnement. La méthodologie repose sur une approche multi-échelles, afin d’anticiper le comportement des matériaux et des structures, tant pendant leur transformation que lors de leur utilisation, sous des sollicitations complexes et sur de longues périodes. Pour prédire le comportement au sein de systèmes variés, on modèle les interactions entre les différentes échelles, du plus petit niveau (micro ou méso) jusqu’au niveau global (macro).

titulire d'un master ou diplome d'ingénieur, expérimentateur et connaissance d'abacus