Analysis of the impact of corrosion on the durability of blot-reinforced structures
(Analyse de l'impact de la corrosion sur la durabilité des structures renforcées par ancrage en utilisant la méthode des éléments finis et la méthode des éléments composites)

URL d'accès : http://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupver...

Auteur(s):  He, Ting
Date de soutenance : 22/09/2015
Éditeur(s) : Université Lille1 - Sciences et Technologies, Université de Wuhan (Chine) 

Langue : Anglais
Directeur(s) de thèse :  Shahrour, Isam ; Chen, Sheng-hong
Laboratoire : Laboratoire de génie civil et géo-environnement (LGCgE)
Ecole doctorale : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Lille)

Classification : Sciences de l'ingénieur
Discipline : Génie civil
Mots-clés : Méthode des éléments composites
Béton armé -- Corrosion -- Détérioration
Durée de vie (ingénierie)
Tirants d'ancrage -- Corrosion
Viscoplasticité -- Modèles mathématiques
Éléments finis, Méthode des

Résumé : Ce travail de thèse porte sur l’analyse de l'impact de la corrosion sur la durabilité des structures renforcées par ancrage. L'étude est basée sur des analyses théoriques ainsi que la modélisation expérimentale et numérique. Le travail débouche sur le développement d'une nouvelle méthode pour évaluer la durabilité des structures renforcées par ancrage. L'originalité de ce travail réside dans l'utilisation d’un modèle visco-plastique, ainsi que la méthode de l'élément composite pour l'analyse des contraintes et des déformations induites par la corrosion dans le béton renforcé par ancrage. Les principaux résultats de ce travail sont: • Le mécanisme de corrosion du béton renforcé par ancrage est revisité et discuté. • Des formules théoriques sont établies pour les contraintes induites par la corrosion, elles sont ensuite appliquées à l'analyse des expériences réalisées en laboratoire. • Un modèle 3D est développé pour étudier le champ de contraintes induites par les actions conjointes de la force d'arrachement et la force d'expansion par la rouille. L'analyse de la répartition des contraintes dues à l’expansion montre que la contrainte axiale du boulon décroit selon une fonction exponentielle. Dans le plan perpendiculaire au boulon, la contrainte radiale au sein de la couche de mortier passe de la traction à la compression ; la contrainte de cisaillement entre le boulon et le mortier suit une variation linéaire.


Résumé (anglais) : The thesis includes analysis of the impact of corrosion on the durability of blot-reinforced structures. The study is based on theoretical analyses as well as experimental and numerical modeling. The work results in establishing a new method to evaluate the durability of corroded anchorage system. The originality of this work lies on the use of the visco-plastic theory as well as the composite element method for the analysis of stresses and strains induced in the blot-reinforced concrete by the corrosion. The principle achievements of this work are: • The corrosion mechanism of blot-reinforced concrete is revisited and discussed. • Theoretical formulas of corroded expansion force are established and applied to the analysis of laboratory experiments. • A spatially analytical model of bolt rust is established to study the 3D stress field of the bolt under the joint action of pullout force and rust expansion force. Analysis of the stress distribution due to expansion shows that the axial stress of the bolt is distributed in the form of exponential decay function; in the plane perpendicular to the bolt, radial stress within the mortar protective layer is in transition from tensile stress to compressive stress, shear stress between the bolt and mortar follows linear variation.


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