PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES DYNAMIQUES DU BÉTON ORDINAIRE ET DU BÉTON DE MASSE : Effets de la teneur en eau et de l’historique de chargement sur l’évaluation de la sécurité des barrages

Description :
Doctorant : Anderssen Barbosa Dos Santos

Directeur de thèse : Patrick Paultre
Président de jury : À être confirmé

Résumé : La résistance en traction dynamique du béton est un paramètre déterminant de l’analyse sismique non linéaire des barrages en béton, tout en demeurant l’une des propriétés mécaniques les moins caractérisées pour les matériaux et les conditions de chargement propres aux barrages. Les directives actuelles traitent le comportement dynamique au moyen de facteurs d’amplification constants—typiquement un facteur d’augmentation dynamique (DIF) de 1,5 pour la traction—sans distinguer les conditions d’humidité, l’historique de chargement ou le type de béton. Cette thèse comble l’écart entre ces dispositions simplifiées et la complexité du comportement réel du béton à travers trois études complémentaires : (i) la revue de littérature la plus complète à ce jour sur la traction dynamique du béton, centrée sur le béton de barrage à gros granulats dans la plage sismique (10⁻⁴ à 10⁻² s⁻¹) ; (ii) la plus vaste campagne expérimentale à ce jour sur les effets couplés de la vitesse de déformation et de la teneur en eau (25, 50, 75 et 100 % de saturation) pour le béton ordinaire et de masse (222 échantillons en traction directe et flexion à quatre points); et (iii) la plus vaste campagne expérimentale à ce jour sur les effets couplés de la vitesse de déformation et du préchargement statique (0 à 75 % de f′_t) sur les mêmes matériaux (222 échantillons). Au total, 444 échantillons ont été testés.

Le résultat central est que la vitesse de déformation, l’humidité et le préchargement amplifient le DIF par trois mécanismes indépendants : la cinétique de fissuration, l’effet Stefan et la sensibilité à la vitesse amplifiée par l’endommagement. La vitesse déformation domine (∼10 % par décade); l’humidité et le préchargement ajoutent chacun 8 à 11 %. Leur indépendance permet de moduler l’ordonnée à l’origine du DIF local sans modifier la loi de sensibilité à la vitesse. Le DIF de 1,50 des directives est validé à 10⁻² s⁻¹ en conditions saturées (1,50 ± 0,23); pour le béton séché à l’air, le DIF varie de 1,23 à 1,46 selon l’endommagement. La traction directe produit des DIF plus élevés que la flexion (8 à 33 %), conformément au cadre du volume hautement sollicité. Le module d’élasticité montre une sensibilité modeste, justifiant DIF = 1,00–1,10 pour la rigidité. Ces résultats sont condensés en expressions analytiques intégrant saturation et préchargement comme prédicteurs continus, offrant une hiérarchie de modèles—de recommandations à valeur unique jusqu’à des surfaces de régression bivariées—qui fait passer l’évaluation sismique des barrages d’une amplification uniforme à une représentation spatialement distribuée et physiquement fondée de la résistance en traction dynamique.