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Stratgie multi-chelles de modlisation probabiliste de la fissuration des structures en bton arm : A Multi-Scale Strategy for the Probabilistic Modeling of Reinforced Concrete Structures

by Christian Nader

Il n'existe pas de nos jours une approche modlisatrice satisfaisante de la fissuration des structures en bton de grandes dimensions, capable d'apporter la fois des informations sur son comportement global et local. Il s'agit pourtant d'un enjeu important pour la matrise de la dure de vie des structures, qui s'inscrit pleinement dans le cadre du dveloppement durable. Nous introduisons ainsi une nouvelle approche pour modliser le processus de fissuration dans les grandes structures en bton arm, comme les barrages ou les centrales nuclaires. Pour ces types de structures, il n'est pas raisonnable, en terme de temps de calcul, de modliser explicitement les armatures et l'interface acier-bton. Nanmoins, l'accs aux donnes sur la fissuration est impratif pour les problmes d'analyse structurelle et de diffusion. Nous avons donc dvelopp un modle de fissuration macroscopique probabiliste bas sur une stratgie de simulation multi-chelles afin d'obtenir de linformation sur la fissuration dans la structure, sans avoir besoin d'utiliser des approches locales. La stratgie est une sorte de processus multi-tapes qui reprend toute la modlisation de la structure dans le cadre de la mthode des lments finis, du maillage, la cration de modles et l'identification des paramtres. Le coeur de la stratgie est inspir des algorithmes de rgression (apprentissage supervis): les donnes l'chelle locale | base de donnes d'apprentissage associes la connaissance pratique du problme mcanique | aident formuler le modle macroscopique. L'identification des paramtres du modle macroscopique probabiliste dpend du problme trait car elle contient des informations sur le comportement local, obtenues en avance l'aide de l'exprimentation numrique. Cette information est ensuite projete l'chelle des lments finis macroscopiques par analyse inverse. L'exprimentation numrique est ralis avec un modle valid de fissuration du bton et d'un modle d'interface acier-bton, ce qui permet une description dtaille des processus de fissuration. Bien que la phase d'identification puisse ^etre relativement longue, le calcul structurel est ainsi trs efficace en terme de temps de calcul, conduisant une rduction importante du temps de calcul global, sans perte d'information / prcision sur rsultats l'chelle macroscopique No modeling approach exists nowadays that can provide reliable information about the cracking process in large/complex reinforced concrete structures. However, this is an important issue for controlling the lifespan of structures, which is at the heart of the principal of sustainable development. In this work we introduce a new approach to model the cracking processes in large reinforced concrete structures, like dams or nuclear power plants. For these types of structures it is unreasonable, due to calculation time, to explicitly model the rebars and the steel-concrete bond. Nevertheless, access to data about the cracking process is imperative for structural analysis and diffusionAdvisors/Committee Members: Rossi, Pierre (thesis director).