Modélisation couplée des ouvrages géotechnique soumis à la corrosion
Loading...
Date
2023-07-08
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Résumé (en Français) :
Assurer la durabilité des systèmes géotechniques en concevant des ouvrages qui garantissent performance et sécurité durant leur vie de service est une préoccupation majeure en génie civil. Quelle que soit la nature des ouvrages géotechniques, l'acier reste le matériau prédominant qui met en évidence la corrosion. Liées aux conditions environnementales agressives la corrosion des infrastructures se manifeste sous différentes formes, le processus complexe de la corrosion résulte de plusieurs mécanismes et interactions électrochimiques. Prédire le comportement à long terme des armatures dans les ouvrages géotechniques en évaluant les endommagements qu'ils sont susceptibles de subir dans le temps suite à une exposition à la corrosion est aux différentes contraintes mécaniques est un enjeu majeur, notamment d'un point de vue économique et scientifique. Le travail présenté vise à approfondir la compréhension du mécanisme de l'attaque mécano-électrochimique couplée de la corrosion et les contraintes internes/externes exercées sur les éléments structuraux des ouvrages géotechniques. Dans le cadre d'une modélisation fiabiliste et numérique, dans ce travail nous avons modélisé le comportement d'une poutre corrodée sous l'impact d'un chargement variant aléatoirement dans le temps, l'analyse fiabiliste est effectuée par une approche de Monte-Carlo (MCS) optimisée dans le but d'évaluer sa probabilité de défaillance, le modèle numérique est réalisé en introduisant les techniques de couplage pour analyser le comportement de la poutre ainsi que la zone de transition entre les deux matériaux acier/béton (ITZ) sous l'effet couplé de la corrosion et les contraintes mécaniques appliquées, cette étude est effectuée en pérennant en compte la porosité du béton tout en montrant l'impact de la protection cathodique sur l'évolution de la corrosion. Les résultats montrent que l'étude de la zone de transition acier/béton (ITZ) est importante dans l'analyse du comportement des éléments structuraux des ouvrages en béton armé sous l'action combinée mécano-électrochimique, vu que c'est la zone la plus faible manifestante les endommagent due à la corrosion, L'évaluation de la diffusion et concentration d'oxygène à travers le réseau poreux du béton jusqu'à l'interface acier/béton, l'évaluation du potentiel électrolytique, et l'évolution de l’hydrogène ainsi que la densité du courant de corrosion est importante dans la modélisation de l'évolution du processus de corrosion des ouvrages géotechniques durant leur vie de service, en utilisant le logiciel des éléments finit Comsol.
Les mots clés :Béton, Corrosion, Techniques de couplages Infrastructures, Modélisation , Analyse de fiabilité
Abstract (en Anglais) :
Ensuring the sustainability of geotechnical systems by designing structures that guarantee performance and safety during their service lives is a major concern in civil engineering. Despite the geotechnical structure nature, steel remains the predominant material that highlights corrosion. Connected to the aggressive environmental conditions the corrosion of infrastructures manifests in different forms, the complex process of corrosion results from several mechanisms and electrochemical interactions. Predicting the long-term behavior of reinforcement in geotechnical structures by assessing the damage caused by corrosion exposure and different mechanical stresses over time is a major challenge in the economic and scientific context. The present work aims to deepen the understanding of the mechanical-electrochemical coupled corrosion attack mechanism and the internal/external stresses applied to the structural elements of the geotechnical structures. Within the framework of reliability and numerical modeling, in this work we have modeled the behavior of a corroded beam under the impact of a randomly varying load over time, the reliability analysis is carried out by an optimized Monte-Carlo (MCS) approach in order to evaluate its failure probability, the numerical model is carried out by introducing coupling modeling techniques to assess the beam behavior as well as the transition zone between the two materials steel/concrete (ITZ) under the coupled effect of corrosion and the applied mechanical stress, this study is carried out by including the porosity of the concrete while showing the impact of cathodic protection on the corrosion evolution. The results show that the study of the steel/concrete transition zone (ITZ) is important in the analysis of the structural elements of reinforced concrete structures and the behaviour under the combined mechanical-electrochemical action since it is the weakest zone manifesting corrosion damage. The assessment of oxygen diffusion and concentration through the concrete porous system to the steel/concrete interface, as well as the evaluation of the electrolytic potential, and the evolution of hydrogen and the density of the corrosion current is important in modeling the corrosion process evolution of the geotechnical structures during their service life using the Comsol Finite Element Software.
Keywords :Concrete, Corrosion, Coupling techniques Infrastructures, Modeling, Reliability analysis
Description
Doctorat
