LMA - Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique

T. Yu - Modélisation de la propagation des ondes ultrasonores dans le béton pour l’amélioration du diagnostic des structures de génie civil

Amphi Nord, IUT Aix, 413 Avenue Gaston Berger, 13625 Aix-en-Provence cedex 1

Le 31 mai 2018 à 10h30

La surveillance des structures de génie civil constitue un enjeu majeur pour les maîtres d’ouvrages. Les Essais Non Destructifs (END) par ultrasons permettent de caractériser le béton, sans le dégrader en raison de leurs liens avec ses propriétés mécaniques et sa composition. Ils sont donc adaptés au contrôle et au suivi in situ des structures et ouvrages d’art. Cependant, les longueurs d’onde utilisées étant du même ordre de grandeur que les tailles des éléments constitutifs du béton, les signaux mesurés résultent de diffusions successives et donc multiples des ondes. Celles-ci sont par conséquent complexes à analyser.

Encadrement

  • Directeur : V. Garnier
  • Co-directeur : D. Komatitsch
  • Co-directeur : J-F. Chaix

Jury

  • Directeur de thèse - Vincent GARNIER, AMU / LMA
  • Rapporteur - Yann CAPDEVILLE, LPG Nantes
  • Rapporteur - Christophe ARISTEGUI, Université de Bordeaux
  • CoDirecteur de thèse - Dimitri KOMATITSCH, CNRS / LMA
  • CoDirecteur de thèse - Jean-François CHAIX, AMU / LMA
  • Examinateur - Odile ABRAHAM, IFSTTAR Laboratoire Géophysique et Évaluation Non Destructive (GeoEND)
  • Examinateur - Francine LUPPE, Université du Havre

Résumé

Afin d’optimiser les techniques ultrasonores, il est nécessaire de mieux comprendre les interactions onde-matière dans ce type de milieu et de modéliser au mieux les phénomènes associés. Les modèles analytiques d’homogénéisation sont souvent utilisés pour simuler la partie cohérente des ondes qui se propagent dans un milieu. Mais ces modèles sont souvent limités à la présence d’hétérogénéités en faible concentration. Afin d’aller au-delà de ces limites, dans ce travail de thèse un modèle numérique bidimensionnel décrivant la propagation d’ondes ultrasonores dans un milieu hétérogène, adapté au béton, est construit dans le logiciel SPECFEM2D fondé sur la méthode numérique des éléments spectraux. Ce modèle est comparé à des modèles analytiques, et validé expérimentalement à l’aide d’un milieu synthétique à forte hétérogénéité en comparant les deux paramètres effectifs des ondes cohérentes : vitesse de phase et atténuation. Ce modèle numérique permet également de prendre en compte la viscoélasticité du mortier par l’intermédiaire d’un facteur de qualité. Celui-ci est déterminé à partir des mesures effectuées pour une série de mortiers étudiés. L’outil numérique complet peut être utilisé à plusieurs fins : d’une part, la réalisation d’études afin d’évaluer l’influence de certains paramètres sur la propagation d’onde, comme la forme, l’orientation et la distribution des granulats, et d’autre part, la simulation des configurations de mesure mises en œuvre sur structure afin de les optimiser en fonction des paramètres qui interviennent, en particulier la fréquence des ondes propagées.

Cette meilleure maîtrise des mesures permettra de conduite à terme à l’amélioration du diagnostic. Dans des travaux futurs, le développement de cet outil devra être poursuivi pour mieux prendre en compte l’interfacial transition zone (ITZ) qui est présente entre les granulats et le mortier, même si dans cette thèse une première étude de cette zone est proposée, ainsi que l’endommagement et la fissuration dans le béton.

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