Comportement des structures en béton armé sous l’action des scénarios de « feux réels »

Sujet : Comportement des structures en béton armé sous l’action des scénarios de « feux réels ».

Le comportement des structures en béton armé en situation d’incendie résulte de mécanismes thermo-hygro-mécaniques complexes : fissuration, écaillage, déformation thermique transitoire, perte de résistance etc. Les approches actuelles, notamment celles de l’Eurocode 2 Partie 1-2, présentent plusieurs limites, en particulier concernant la phase de refroidissement et les  dégradations post-incendie, essentielles pour l’évaluation de la résilience des structures.

Ce projet s’inscrit dans une dynamique internationale, en interaction avec le Comité RILEM TC CFR, chargé de revisiter les lois constitutives du béton à haute température utilisées dans les Eurocodes. L’objectif est de développer des modèles plus représentatifs pour les scénarios d’incendies naturels, avec phases de chauffage et de refroidissement.

Les enjeux sont cruciaux pour la sécurité des bâtiments, des tunnels, et des installations nucléaires.

Objectifs de la thèse :

1. Caractérisation expérimentale des propriétés thermiques et mécaniques du béton :

• En phase de montée en température
• En phase de refroidissement
• Après refroidissement (propriétés résiduelles)

2. Développement d’un modèle avancé du comportement des structures en béton armé sous incendies réels, intégrant les phases de chauffage, refroidissement et post-incendie.
3. Proposition d’une méthode simplifiée pour les bureaux d’études, directement utilisable pour l’ingénierie et adaptée aux scénarios de feux réels.

Vos principales missions seront les suivantes :

1/ Travaux bibliographiques : Analyse des données expérimentales existantes, des normes (Eurocodes) et des modèles existants

2/ Modélisation numérique avancée :

• Échelle mésoscopique (fissuration, transport d’eau)
• Échelle macroscopique (éléments structuraux : poteaux, dalles, voussoirs)
• Logiciel : CAST3M

3/ Développement d’une méthode simplifiée :

• pour l’ingénierie, basée sur les résultats des modélisations et essais.
• Logiciels : SAFIR et/ou CIMFEU

4/ Programme expérimental :

• Essais sur matériaux et structures (chauffage, refroidissement, post-incendie)
• Étude des effets des vitesses de montée et descente en température
• Méthodes non destructives pour suivi de fissuration

5/ Participation aux travaux du TC CFR (RILEM) et échanges avec les experts internationaux.

6/ Valorisation scientifique : rapports, communications, publications scientifiques, recommandations pour logiciels de calcul.

Direction Sécurité, Structures et Feu du CSTB

Vous êtes diplômé(e) d'une formation de niveau BAC+5, type Master 2 en Génie civil, Génie Mécanique ou en Génie des matériaux. Vous êtes à la recherche d'une thèse.

Vous disposez de connaissances solides sur le comportement des matériaux à haute température, en particulier du béton.

Vous maîtrisez les phénomènes thermo-hygro-mécaniques et des mécanismes de dégradation du béton en situation d’incendie.

Vous avez des compétences en modélisation numérique avancée :

• Logiciels : CAST3M, Aster, SAFIR, ANSYS, CIMFEU, …
• Modélisation mésoscopique (matériaux composites) et macroscopique (éléments structuraux).

Vous avez également des compétences en analyse expérimentale :

• Essais à haute température sur matériaux et/ou structures
• Méthodes non destructives

Vous disposez de connaissances des normes et de la réglementation :

• Eurocode 1 et Eurocode 2
• Essais de résistance au feu
• Réglementation incendie

Qualités personnelles :

• Rigueur scientifique, autonomie, esprit critique.
• Facilité de travail en équipe pluridisciplinaire (chercheurs, ingénieurs, techniciens d’essais).
• Bonnes capacités rédactionnelles (rapports, publications).
• Curiosité et motivation pour les problématiques de sécurité des structures et comportement des matériaux à haute température.
• Bonne maîtrise de l'anglais attendu.