Contribution à une gestion durable de structures en béton armé soumises à la pénétration des ions chlorure

Nowadays, multiple constraints imposed by economic, social and environmental considerations undergo maintenance planning optimization into a major challenge to designers, owners and users of infrastructure. This study focuses on the management of reinforced concrete (RC) structures placed in marine atmospheres. Under these exposure conditions, chloride penetration generates corrosion of the reinforcing bars reducing the RC durability. Therefore, modeling the deterioration process as well as the maintenance actions carried out during the operational life becomes paramount for the formulation of a sustainable maintenance strategy. The main objective of this thesis is to develop a new methodology for optimizing the performance of maintenance strategies for corroding RC structures. Contrary to classical management of infrastructure that is mainly based on economic constraints, this study proposes an extension to environmental criteria in view to find sustainable maintenance solutions. The management model combines: a comprehensive model of chloride penetration, Markov processes and decision theory. The uncertainty related to material properties, model and environmental actions as well as the effect of imperfect inspections are also integrated to the model. Given that a sustainable maintenance strategy should minimize costs and environmental impact, a multi-criteria approach for decision-making is also implemented. Several numerical examples and real case studies illustrate the aforementioned points throughout the manuscript. In general, it is concluded that the proposed methodology can be useful to improve the environmental performance and the costs of a given strategy by ensuring appropriate levels of serviceability and safety.A l'heure actuelle, des multiples contraintes économiques, sociales et environnementales transforment l'optimisation de la planification des travaux de maintenance en un défi majeur pour les concepteurs, les propriétaires et les utilisateurs des infrastructures. Cette étude se concentre sur la gestion des structures en béton armé placées dans des environnements marins. Dans ces conditions d'exposition, la pénétration des ions chlorure génère la corrosion des armatures en réduisant la durabilité du béton armé. Par conséquent, la modélisation des processus de dégradation ainsi que des actions de maintenance réalisées au cours de la durée de vie opérationnelle devient primordiale pour la formulation d'une stratégie de maintenance durable. L'objectif principal de cette thèse est de développer une nouvelle méthodologie pour l'optimisation de la performance des stratégies de maintenance des structures en béton armé sujettes à la corrosion. La gestion des infrastructures est principalement basée sur des contraintes économiques. Cette étude propose une extension à des critères environnementaux pour trouver des solutions inscrites dans le cadre du développement durable. Le modèle de gestion combine: un modèle étendu de pénétration des chlorures, des processus de Markov et la théorie de la décision. L'aléa lié aux propriétés des matériaux, au modèle et aux actions environnementales ainsi que les effets des inspections imparfaites sont également intégrés au modèle. Étant donné que la stratégie de maintenance durable doit minimiser les coûts et l'impact environnemental, une approche multicritère pour la prise de décision est également mise en œuvre. Plusieurs exemples numériques et des études de cas réels illustrent les points ci-dessus dans ce mémoire. Il est démontré que la méthode proposée peut être utile pour améliorer la performance environnementale et les coûts d'une stratégie de maintenance donnée en assurant des niveaux appropriés de service et de sûreté