Analyse des contraintes in situ dans les structures en béton armé

Le béton est le matériau manufacturé le plus utilisé dans la construction dans le monde. Les accidents récents de bâtiments et d’ouvrages d’art en béton armé, en France et à l’étranger, montrent qu’un investissement massif dans leurs entretiens est nécessaire. Cet entretien est d’autant plus nécessaire qu’un maximum de ces ouvrages, construits après la seconde guerre mondiale, arrivent aujourd’hui en fin de vie. Ces catastrophes ajoutées aux risques naturels accentués par les changements climatiques, ont créé un sentiment d'insécurité pour les usagers et les élus locaux. La problématique scientifique et technique est donc d'aider à statuer sur la viabilité des structures en béton armé. Cela concerne les bâtiments notamment dans le cadre d’une réhabilitation énergétique mais aussi les ouvrages d’art dans le cadre de la prolongation de leur durée de vie. Notre étude cible plus particulièrement deux indicateurs mécaniques utiles au diagnostic des structures en béton armé : l’état de contrainte in situ, qui permettra de savoir si l’ouvrage fonctionne dans des conditions sécuritaires et le module d’Young du matériau qui permettra de connaitre la qualité du béton. Le concept retenu, afin de déterminer ces deux informations sur site est basé, dans un premier temps, sur une libération locale des contraintes peu invasive pour l’ouvrage. Dans un second temps la zone libérée et étudiée est rechargée mais faiblement. Ce rechargement contrôlé permet d’accéder à la détermination du module d’Young du matériau. L’identification des états contraints et non contraints se fait au moyen des techniques de corrélation d’images numériques (CIN) spécifiquement développées pour ces mesures. Le challenge expérimental réside dans la détermination précise des contraintes structurelles. Une précision de 1 MPa est nécessaire pour une détermination objective du module d’Young. Par conséquent la précision sur la mesure des champs de déplacement par corrélation d’image est de l’ordre du micron ce qui n’est pas courant pour des ouvrages de génie civil. De plus, la méthode proposée étant appliquée in situ, les outils de mesure ont été développés pour satisfaire aux exigences et normes industrielles, ce qui a accentuée encore plus le challenge.