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Accueil du site > Equipes de recherche > Matériaux et Structures Architecturés (MSA) > Diagnostic réparation et réhabilitation > Diagnostic réparation et réhabilitation

Diagnostic réparation et réhabilitation

De nombreux ouvrages ou bâtiments nécessitent des remises à niveau performancielles, mécaniques ou thermiques, dues à l’âge et aux nouvelles normes environnementales. Une part importante de l’activité de MSA est liée à cette problématique qui mêle expérimentations et développement de modélisations originales.

Concernant la réhabilitation deux pistes complémentaires sont suivies :

- La première, très « mécanique » propose l’étude du fonctionnement mécanique de structures saines ou endommagées en vue de la mise en place de dispositifs efficaces pour améliorer la performance et la durée de vie.
- La seconde, concerne l’optimisation de la réhabilitation énergétique de bâtiments, en proposant concepts structuraux innovants d’enveloppe et outils d’aide à la décision concernant les stratégies de réhabilitation.

Etudes mécaniques

  • Durabilité des plate-formes ferroviaires

L’étude de la dégradation des voies ferrées urbaines, TGV et Tunnel, est une spécialité de l’équipe. Les composantes de voie rail et plateforme ballast ou béton ont été étudiées dans le cadre de la fatigue et de la fissuration, via des modèles numériques et de lourdes expérimentations.

  • Durabilité des bétons

BFUP, Bétons environnementaux ou bétons traditionnels font l’objet de nombreux travaux de l’équipe. Tenue au feu et étude de l’anisotropie de la réaction alcali-silice sont des exemples de phénomènes étudiés qu’il est important de savoir simuler pour prédire la durée de vie résiduelle d’ouvrages affectés. Un autre exemple d’étude concerne l’utilisation de joncs carbone pour pré-contraindre des éléments de structure en BFUP sans acier pouvant ainsi séjourner dans des ambiances sévères du point de vue de la corrosion. Des approches micro-mécaniques et des expérimentations sont les principaux outils de recherches.

  • Renforcement des ouvrages d’art et structures par matériaux composites

Le renforcement de structures ou d’éléments de structure par collage de matériaux composites est une technique reconnue et utilisée dans le monde entier. De nombreux travaux de l’équipe ont déjà porté sur cette thématique qui ont donné lieu entres autres à un modèle permettant d’estimer la charge de ruine de poutres et dalles renforcées. Les travaux récents concernent le mode de ruine par délaminage ou de type peeling-off. Celui-ci résulte du décollement du béton d’enrobage qui reste solidaire du matériau de renforcement. Pour une conception optimale d’un renforcement en flexion par collage, il est important d’être en mesure de prévoir ce type de rupture et d’en tenir compte dans le dimensionnement. Pour cela, un modèle numérique de type élasto-plastique permettant de déterminer le mode de rupture et le niveau de charge correspondant a été réalisé et validé par comparaison des résultats de la modélisation et des résultats expérimentaux.

Une attention toute particulière est également portée à la réparation et au renforcement du bois de structure. Des expérimentations et simulations de multi-renforcement de bois lamellés collés (plusieurs lames de carbone insérées dans le multipli) ont permis de mettre en évidence les points forts de cette technique innovante en terme de ductilité et performances ultimes.

Enfin, un important travail de recherche est également mené sur la mise au point numérique et expérimentale de systèmes de renforcement par collage efficaces et sans soudures pour les coques métalliques de plates-formes offshore.

Réhabilitation énergétique

  • Optimisation du captage Photovoltaique ou solaire thermique de bâtiments

Il a été mené une exploration du potentiel de la forme pour l’optimisation du captage Photovoltaique ou solaire thermique de bâtiments (support Ademe/CSTB). Des formes optimales ont été produites via des algorithmes génétiques multicritères avec prise en compte de nombreuses variables. Cette activité est en lien étroit avec l’utilisation potentielle des gridshells élastiques étudiés par l’équipe.

  • Optimisation multicritère de la réhabilitation énergétique de parcs immobiliers

Une approche systémique menée en collaboration avec l’école des mines et Vinci, a proposé une optimisation multicritère de la réhabilitation énergétique multi-solution de parcs immobiliers, là encore par algorithmes génétiques. Des outils d’aide à la décision concernant les stratégies de réhabilitation ont ainsi été développées et permettront aux bailleurs immobiliers l’optimisation du retrofitting de leurs parcs.

Quelques images...

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Mechanical behavior of a balasted track, 3 slabs exerimentation.

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Reinforced concrete with carbon strips : tests and ULS simulations

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Peeling-off modelisation for concrete reinforced with carbon strip

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Glulam multi-reinforced by carbone-epoxy laminates and a crack in the wood stopped by such an architecture

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Reinforced glulam : 3m long beam and simulations

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Prestressed carbon rods in a concrete beam (right : aparatus for initial prestressing)

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Optimal shapes for a better energetic efficiency, with mask effect and for different latitudes