ÉTANCHÉITÉ DES STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ

213 Pages·1996·190.88 MB·French

by  Pierre MIVELAZ

ÉTANCHÉITÉ DES STRUCTURES EN BÉTON ARMÉ
Fuites au travers d'un élément fissuré
THÈSE N0 1539 (1996)
PRÉSENTÉE AU DÉPARTEMENT DE GENIE CIVIL
ÉCOLE POLYTECHNIQUE FÉDÉRALE DE LAUSANNE
POUR L‘OBTENTION DU GRADE DE DOCTEUR ÈS SCIENCES TECHNIQUES
PAR
Pierre MIVELAZ
Ingénieur civil diplômé EPF
originaire de Fribourg
acceptée sur proposition du jury:
Prof. R. Favre. directeur de thèse
Prof. E. Brühwiler, corapporteur
M. G. lthurralde. corapporteur
Dr J.-P. Jaocoud, corapporteur
Dr P. Fioelfstra, corapponeur
Lausanne, EPFL
1996

A mes parents Yolande et Gérard
A mes frères Philippe et Maurice
A mon épouse Martine
A mes enfants Laetitia, Maude et Simon

SOMMAIRE
PREFACE
REMERCIEMENTS
RESUME 11
SUMMARY 13
TABLE DES MATIÈRES 15
1.- INTRODUCTION 17
2.- ETAT DES CONNAISSANCES 25
3.- ESSAIS SUR GRANDS TIRANTS EN BETON ARME
79
(Synthèse du rapport des essais publié par P. Mivelaz et ].-P. Iaccoud
en octobre 1995, publication IBAP N° 141, 375 pages)
4.- ANALYSE DES MESURES D'INFILTRATION SUR GRANDS 113
TIRANTS
5.- MODELISATION DE LA FISSURATION 151
6.- INFILTRATION A TRAVERS UN ELEMENT EN BETON 169
ARME A L'ETAT FISSURE - ETUDE PARAMETRIQUE
7.- CONCLUSIONS 185
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 193
ANNEXE Détermination du coefficient de débit dans le cas des 201
éléments ne présentant pas de fissures secondaires
CURRICULUM VITAE 213

PRÉFACE
Ce travail de thèse a pour but d’apporter des éclaircissements sur les débits d’air et
d’eau qui peuvent traverser une paroi en béton armé fissurée sous l’effet de
déformations imposées (retrait, différence de température, etc.).
Il est toujours très délicat d’effectuer des prévisions de tels débits vu la complexité
énorme du problème. Monsieur Mivelaz s’est néanmoins efforcé de montrer les
influences primordiales que représentent la disposition de l’armature, la qualité
du béton, l’épaisseur de l’élément et la grandeur de la déformation imposée.
Les essais d’infiltration réalisés dans 1e cadre de ce travail ont été effectués
principalement avec de l’air plutôt que de l’eau, afin d’éviter les phénomènes
d’autocolmatage. Ils ont permis de suivre l’évolution des infiltrations à travers
des éléments progressivement fissurés. Ces essais d’une grande ampleur ont été
menés à terme grâce au très grand engagement personnel du doctorant et aux
grandes possibilités que nous avons pu lui mettre à disposition au laboratoire. Il a
en outre pu partiellement profiter de la thèse de M. Farra publiée en 1995.
Outre les essais, le travail de Monsieur Mivelaz a comporté des études théoriques
et numériques, ainsi que la participation à des expertises en relation avec des
problèmes d’étanchéité.
Ses propositions concrètes, quant au débit à travers une fissure traversante
d’ouverture constante ou variable, constituent la clé de son travail. Celui-ci a par
ailleurs fortement intéressé l’Electricité de France qui nous a soutenus tout au
long de ce travail.
Il est évident que les connaissances encore lacunaires dans ce domaine plein
d’avenir, doivent continuer à se développer pour favoriser 1a réalisation de
structures en béton étanche. Nous souhaitons vivement que cette thèse y
contribue de façon significative.
Lausanne, le 15 octobre 1996
Professeur Renaud Favre Dr Jean-Paul Iaccoud

REMERCIEMENTS
Cette recherche a été réalisée à l'Institut de Statique et Structures - Béton Armé et
Précontraint (IBAP) de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, sous la
direction du Professeur Renaud Favre et du Dr Jean-Paul Iaccoud, aussi membres
du jury. Je tiens à leur exprimer ma sincère reconnaissance pour leur appui, leurs
conseils et leur disponibilité tout au long de ce travail. Ma reconnaissance
s'adresse également à l‘EPFL pour l'importance des moyens mis à disposition et
le poste d'assistant—doctorant qui m'a été attribué.
Je remercie également les autres membres du jury, à savoir Monsieur Walter—H.
Graf, Professeur à l'EPFL et président du jury, Monsieur Eugen Brühwiler,
Professeur à l'EPFL, Monsieur Gérard Ithurralde, chef de la division Génie Civil
du Centre Lyonnais d'Ingénierie d'Electricité de France et Monsieur Pieter E.
Roelfstra, directeur d'Itron SME. Je remercie tout spécialement Messieurs
Ithurralde et Roelfstra qui ont suivi de près le déroulement de ce travail et qui
m'ont fait profiter de leur expérience dans le domaine de la conception et de la
réalisation des structures étanches en béton armé.
Ie remercie tous les membres de la commission consultative qui a suivi la
recherche, en particulier Monsieur F. Alou (EPFL-LMC), Monsieur A. Bertoncini
(Losinger, Crissier), Professeur A.S. G. Bruggeling (Nootdorp, Pays-Bas), Monsieur
B. Farra (EPFL-IBAP), Professeur C. Huet (EPFL-LMC), Monsieur P. Kelterbom
(Sika Finanz, Baar), Monsieur P. Richard (Bouygues, Paris), Monsieur
R. Schweizer (Sika R+D, Zurich), Monsieur Waeber (Sika R+D, Zurich) et
Professeur W. Wilk (TF8 et fondation pour la recherche de la VSZKGF, Wildegg).
Je tiens à remercier aussi Messieurs H. Charif (EPFL—IBAP) et L. Granger (EDF-
SEPTEN) pour l'intérêt et le soin qu‘ils ont portés à l'analyse de mon travail.
le remercie les personnes qui ont participé à la réalisation des essais, à savoir
Messieurs]. Dugat et I.-L. Iaquier des entreprises Bouygues et Losinger qui se sont
occupés de la fabrication en Suisse du BHP proposé par EDF; Messieurs A. Abis,
H. Iuriens, A. Nguyen et P. Simonin de l'EPFL-LMC, ainsi que Monsieur M.
Badawy du TFB qui se sont occupés d'une partie des essais d'accompagnement
sur éprouvettes; Messieurs D. Inaudi et S. Vurpillot de l'EPFL-IMAC pour les
mesures réalisées au moyen de fibres optiques sur les éléments d'essais; mes
collègues M. Pascual, R. Gysler, G. Oreiller, E. Butty, S. Demierre et H. Reist pour
la préparation et la réalisation des essais au laboratoire.
Je remercie encore les responsables des centrales à béton Agrébéton à Morges et
Bétonfrais à Crissier d'avoir permis l'utilisation de leurs installations pour la
fabrication des bétons.
Je remercie également l'ensemble de mes collègues de l'IBAP pour leur
disponibilité, en particulier B. F. Gardel pour sa précieuse aide à l'élaboration du
rapport des essais et de la thèse; mais aussi O. Burdet, S. Corthay, Ch. Droguet, D.
Iaeggi, G. Krüger, P. Laurencet, A. Leclercq, I. Markey, M. Hassan et ].-D. Rotilio.
10
Ma reconnaissance va également au Laboratoire des Matériaux de Construction
de l'EPFL (LMC), au laboratoires de Sika R & D à Zurich, à la Fondation pour la
recherche de l'industrie suisse du ciment (Stiftung der VSZKGF), au Service
Etudes et Projets Thermiques et Nucléaires d'Electricité de France (EDF-SEPTEN)
à Lyon - Villeurbanne, à l'entreprise Bouygues et de sa filiale suisse Losinger à
Crissier près de Lausanne, pour leur contribution financière et leur collaboration
sans lesquelles la réalisation de cette étude n'aurait pas été possible. Je remercie
enfin l'entreprise Intron SME à Yverdon-les-Bains pour sa collaboration à la
phase théorique de 1a recherche.
Lausanne, le 22 octobre 1996
Pierre Mivelaz