An extensive experimental/research program has taken place at the University of Sherbrooke FRP Durability Facility. The program, consisting of four phases, studies the creep performance of FRP bars as well as the overall long-term behaviour of FRP reinforced concrete beams. Phase 1 deals with the creep performance of two types of GFRP bars subjected to different levels of sustained axial load; causing creep rupture at higher levels. In Phase 2, six different types of GFRP bars are tested under two levels of allowable service load, according to the currently available North American standards. The test duration, for the two phases, exceeded 10000 hours (417 days) wherein regular monitoring' of creep strain evolution took place and. the creep coefficient of GFRP bars was calculated. Residual tensile tests and microstructural analysis followed the long-term testing period. It was found that 45 % of the GFRP bars' tensile strength, fu,ave , is a safe limit for GFRP exhibiting sustained load, in standard laboratory conditions. Microstructural analysis shows that the increase in creep strain, after the 10000 hour period, is negligible for GFRP bars under allowable service load. Phase 3 consists of twenty reinforced concrete beams (ten pairs) comprising GFRP, CFRP, and steel reinforcing bars. The dimensions of which are 100 mm x 150 mm x 1800 mm, installed under third-point sustained load, for a period exceeding one year. Exhibiting a maximum applied moment of 25 % of their nominal moment capacity, Mn , all beams were regularly monitored in terms of (i) time-dependent deflection, (ii) strain increase in concrete and reinforcement and (iii) crack widths. Theoretical predictions for immediate deflection were calculated, using three methods (ACI 440.1R-06, CAN/CSA S806-02 and the ISIS Canda Design Manual (2007)), and compared to the obtained experimental results. Results showed that the calculations, regarding immediate deflection, under estimate by 67 %; underestimate by 10 %; overestimate by 11 %, for the aforementioned methods, respectively. The long-term to immediate deflection ratio, .l, was calculated for all beams and compared to ACI 440.1R-06 and CAN/CSA S806-02 predictions. Results showed that the North American standards are conservative as regards long-term deflection prediction. Immediate crack width results were compared to the prediction equations adopted by ACI 440.1R-06 and CAN/CSA S6-06, on the one hand, and by the ISIS Canada Design Manual (2007) on the other hand. Satisfactory results were found when the k b bond-coefficient factor is taken as 1.2 and 1.0, respectively. From the obtained data, the time-dependent kt multiplier, accounting for crack width increase after one year, was deduced as 1.7 and 1.5 for both models, respectively. Phase 4 deals with four full-scale GFRP reinforced concrete beams, of dimensions (215 mm x 400 mm x 4282 mm), subjected to uniform distributed load for a period of six months. Sizeable concrete blocks (of dimensions 610 mm x 762 mm x 1219 mm and weight = 13334 kN) were arranged on top of the beams to simulate sustained uniform distributed load. The main study parameters, of this phase, are (i) bottom reinforcement ratio and (ii) type of upper/compression reinforcement (GFRP and/or steel). The applied moment ranges from 15 to 21 % of the nominal moment capacity for the beams. Numerical modelling took place using a computer program (Fortran-2003) based on the age-adjusted effective modulus method, to predict the long-term deflection of the beams. The creep and shrinkage coefficients were calculated based on the ACI Committee 209 recommendations (1992) and CEB-FIP Model Code (1990). The theoretical curves were in very good agreement with the measured values. Furthermore, the empirical models available in ACI 440.1R-06 and CAN/CSA S806-02 were used for long-term deflection prediction. These predictions showed that both models can serve as upper bound and lower bound limits for the measured long-term deflection curves, respectively. As regards crack width prediction, the equations adopted by ACI 440.1R-06 (same as that of CAN/CSA S6-06) and by the ISIS Canada Design Manual (2007) yield satisfactory results when the kb bond-coefficient factor is 1.2 and 1.0 respectively (similar to phase 3). For both equations the time-dependent kt multiplier is deduced as 1.4, after six months.--Résumé abrégé par UMI.

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Dans le cadre des études de faisabilité du stockage des déchets radioactifs de haute activité et à vie longue en formation géologique profonde, nous sommes amenés à effectuer des modélisations des phénomènes de couplage THM à court et à long terme engendrés par l’excavation et le stockage. Grâce à sa faible perméabilité qui impose un transport par diffusion et sa capacité de rétention, les argilites du Callovo-Oxfordien ont été choisies comme potentielles barrières géologiques pour le stockage. Au vu de la complexité des phénomènes mises en jeu, la thèse se limitera à l’étude de son comportement mécanique à long terme, volet essentiel à l’étude des couplages précités. Pour la caractérisation du comportement différé des argilites, deux mécanismes de fluage sont envisagés: la déformation viscoplastique de la matrice argileuse et la propagation sub-critique de microfissures. Dans ce travail, les deux mécanismes de fluage sont étudiés respectivement. Comme les approches micromécaniques permettent de conduire à une meilleure description du comportement en relation avec les aspects microstructuraux de la roche et d'éviter ainsi le recours à une identification des paramètres pour chaque zone géomecanique, dans ce travail, nous avons mis en oeuvre une modélisation multi-échelle construite à partir des comportements des constituants et des données microstructurales de l'argilite. / Claystones are extensively investigated in France in the framework of feasibility studies for geological repository of nuclear waste. Under the coordination of the French Agency for radioactive waste management (ANDRA), laboratory tests and numerical modeling have been performed for the characterization of thermo-hydromechanical properties of claystones. Due to the very long life of radioactive waste, the characterization of long term hydromechanical behaviors of claystones is a crucial issue. For this purpose, laboratory creep tests associated with microstructural analysis have been performed on claystones with different degrees of saturation. It is found that two main mechanisms are at the origin of macroscopic time dependent deformation. The first one is related to viscoplastic flow of clay matrix and the second one is due to subcritical propagation of microcracks in clay matrix. In this thesis, two creep mechanisms are studied respectively. As micromechanical approaches can lead to a better description of behavior in relation to the microstructure of the rock, in this work, we implemented a multi-scale model based on the behaviors of each component and microstructure of claystones.

Le polylactide (PLA) est un polymère à la fois biodégradable et biosourcé focalisant l'attention des chercheurs pour le remplacement des plastiques conventionnels. A la température ambiante, le PLA est fragile et nécessite d’être modifié par plastification physique afin d’augmenter sa ductilité, mais dans le même temps sa rigidité chute fortement. Une alternative à cette plastification physique est la plastification par extrusion réactive. L’extrusion réactive du PLA avec l’acrylate de poly(éthylène glycol) (acrylPEG) donne lieu à un PLA plastifié nommé pPLA. Cette thèse a pour objectifs l’identification de la structure du pPLA et l’étude de son évolution lors de transformations thermomécaniques d’étirage et de recyclage. La structure du pPLA a été analysée par une approche multi-échelles et multidisciplinaire. L’acrylPEG polymérisant et formant des inclusions, est partiellement greffé au PLA et partiellement libre. De plus, les réactions conduisent à une légère réticulation de la matrice. La présence de plastifiant conduit à un bon équilibre entre rigidité et ductilité. Les mécanismes de déformation du pPLA sous étirage ont montré que les mécanismes d’orientation moléculaire sont prépondérants par à l’endommagement, qui lui prédomine dans le PLA. L’analyse du recyclage thermomécanique du pPLA a mis en évidence une dégradation du matériau dépendant du type de procédé utilisé. L’utilisation de la compression à chaud est le procédé le plus défavorable, conduisant à une dégradation plus importante du pPLA par rapport au PLA. Ces travaux ont permis de développer des méthodologies de caractérisation permettant une meilleure identification structurale des biopolymères / Polylactide (PLA), a biodegradable and bio-based polymer, raised researchers’ attention to replace conventional plastics. At room temperature, PLA is brittle and requires physical plasticization that increases its ductility but at the same time drastically decreases its stiffness. As an alternative, plasticization by reactive extrusion was recently developed. The reactive extrusion of PLA with acrylated poly(ethylene glycol) (acrylPEG) as plasticizer yields a plasticized PLA named pPLA. This thesis aims at identifying the structure of this pPLA and studying its evolution engendered by thermomechanical transformations as drawing and recycling. First, pPLA’s structural features are analyzed by a multi-scale and multi-disciplinary approach. pPLA is characterized by partially grafted and partially free inclusions of the polymerized plasticizer and a slightly crosslinked PLA matrix. These plasticizer inclusions lead to a material with a good stiffness-ductility balance. Second, the deformation mechanisms of pPLA upon drawing indicate that chain orientation mechanisms are predominant compared to damage, the latter dominating deformation in PLA. Third, the thermomechanical recycling of pPLA shows that degradation is dependent on the type of processing step. Compression-molding is detrimental to pPLA inducing after recycling a higher degradation compared to PLA. This thesis releases new characterization methodologies enabling a better identification of biopolymer structural features

Dans cette thèse, nous étudions les propriétés spectrales des guides d'onde quantiques tridimensionnels (les tubes) perturbés. Nous considérons, principalement deux types différents de perturbation : Dans le premier type, il s’agit de la perturbation d’une déformation géométrique. Plus précisément, nous étudions l’opérateur de Laplace de Dirichlet défini dans un tube déformé à l’aide d’une torsion constante perturbée localement par une fonction de même signe (torsion répulsive).Le deuxième type de perturbation consiste à changer localement les conditions aux bords imposées sur la frontière du guide d’onde. En effet, il s’agit de l’étude du Laplacien avec des conditions aux bords mixtes.Nous imposons des conditions aux bords de Dirichlet par tout sur la frontière du guide d’onde, sauf sur une partie bornée où nous considérons des conditions aux bords de Neumann. D’une part, nous examinons les tubes droits (sans déformations géométriques) dans le but de comprendre l’effet de la perturbation des conditions aux bords. D’autre part, nous étudions les tubes torsadés afin d’établir une comparaison entre les effets opposés des deux perturbations (géométrique et des conditions aux bords). / In this thesis we study the spectral properties of perturbed 3D quantum waveguides (tubes). We mainly consider two types of perturbation:The first type is a geometric perturbation. More precisely, we study the Laplace operator with Dirichlet boundary conditions defined in a twisted tube. The twist that we consider is a constant one that has been locally perturbed by a function of same sign (a repulsive twist). The second type of perturbation is done by changing locally the boundary conditions. In fact, we study the Laplacian operator with Dirichlet conditions everywhere on the boundary of the tube except on a bounded part where we consider the Neumann conditions. In one hand we study the straight tubes (with no geometric perturbations) to figure out the effect of perturbation that occurred in the boundary conditions. In the other hand we study the twisted tubes to establish a comparison between the opposite effects of these two types of perturbation (the geometric one and the change that we imposed on the boundary conditions).

Le tassement des sols agricoles est l'un des problèmes se posant à l'agriculture moderne dans beaucoup de région du monde: on estime que le tassement lié au passage d'engins concerne 33 millions d'ha en Europe. Du fait des modifications importantes de la structure du sol qu'il engendre (au niveau des couches travaillées et des couches sous-jacentes), le tassement peut avoir des conséquences importantes à la fois sur la production végétales et l'environnement. L'intensité du tassement est déterminée d'une part par les contraintes mécaniques exercées à la surface du sol lors du passage de l'engin agricole (charge, pression des pneumatiques ...) et transmises dans le sol, et d'autre part par la résistance mécanique du sol à ces contraintes. Le travail proposé est constitué de deux parties: la première s'attache à modéliser les contraintes verticales exercées par un engin à la surface du sol. Ce travail numérique réalisé avec le code de calcul PLAXIS montre que les propriétés mécaniques du sol influence fortement la distribution de ces contraintes en surface. Nous proposons une méthode pour les générer numériquement à l'aide d'une plaque de rigidité de flexion variable. La seconde partie concerne la résistance mécanique du sol en interaction avec son état hydrique. Elle s'appuie sur deux dispositifs expérimentaux de laboratoire qui permettent de contrôler ou d'imposer l'état hydrique du sol (succion) au cours de la compression. Cette étude nous a permis de montrer l'importance relative de la structure du sol (granulométrie, masse volumique) et de la succion sur la courbe de compression du sol. Nous avons proposé une typologie de comportement selon la succion et les contraintes appliquées qu'il faudrait généraliser à d'autres sols.

Le monocristal de glace est un mat ériau particuli èrement anisotrope dans le domaine viscoplastique, qui se d éforme principalement par glissement des dislocations parall èlement aux plans de base. Un mod èle de comportement du monocristal, bas e sur les mod èles existants en m étallurgie, est propos é pour reproduire les essais de la litt érature. Dans la glace polycristalline, cette tr es forte anisotropie viscoplastique provoque des incompatibilités de d éformation intergranulaires qui engendrent une tr ès forte h ét érog en éit é de la d éformation intragranulaire. Pour étudier les m écanismes conduisant à cette localisation de la d éformation, des exp ériences de fluage ont et e r éalis ées en laboratoire froid, sur des éprouvettes de glace constitu ées d'un multicristal en inclusion dans une matrice de glace macroscopiquement isotrope. La d éformation a ét é suivie a l'aide de photographies des éprouvettes prises au cours de l'essai, une caract érisation fine étant r ealis ée sous microscope optique apr ès d émontage. Di fférentes con -figurations d'inclusions ont permis d'obtenir une d éformation homog ène dans le grain, ou au contraire de provoquer la localisation de la d éformation sous forme de bandes en genou, de bandes de flexion ou de polygonisation. Une loi constitutive, consid érant le grain de glace comme un mat eriau orthotrope de r évolution poss édant une faible résistance au cisaillement parall èlement aux plans de base, a ét é impl ément ée dans un code aux él éments finis pour simuler les exp eriences. Lorsque la d eéformation est homog ène (inclusion monocristalline), les simulations reproduisent fi d èlement les exp ériences. Dans le cas d'une inclusion multicristalline, les simulations permettent de reproduire relativement bien la forme g én érale des grains et leur orientation, et donnent des informations sur les zones o u la localisation est susceptible de se produire.

Ce document résume les travaux de recherche effectués au BRGM depuis la fin de ma thèse dans la thématique de la mesure de la déformation de la surface du sol à partir de techniques de télédétection spatiales. Les applications de ces techniques s'inscrivaient dans la perspective d'une contribution à l'évaluation de risques naturels ou anthropiques et par conséquent ciblaient les phénomènes entrant dans ces domaines (tels que subsidence urbaine et minière, glissement de terrains, séismes,...). Nous avons principalement utilisé des techniques d'interférométrie radar satellitaires (conventionnelle et persistent scaterrers) et de corrélation d'images. Ces techniques peuvent apporter une alternative ou un complément aux techniques de surveillance au sol nécessaires au suivi de ces phénomènes. Le document présente notre contribution à cette thématique aussi bien sur le plan méthodologique (évaluation et amélioration des techniques) que des applications (analyses en termes de phénomènes ou de conséquences en terme de risques). Les publications les plus représentatives parmis celles qui ont découlé de ses travaux sont incluses dans le document.

L'objet de cette these est l'etude d'environnements de cordes, principalement caracterisés par leurs proprietes geometriques et leur structure integrable. Les modeles de Wess-Zumino-Witten sont l'archetype de ce type de solution. Ils decrivent la propagation de la corde sur une variete de groupe et appartiennent aux classes de theories des champs conformes bidimensionnelles qui disposent d'algebres de courants affines. Nous etudions l'espace des modules de ces solutions grace a l'outil des deformations marginales persistantes. Les deformations "asymetriques" retiennent tout particulierement notre attention parce qu'outre leurs proprietes d'integrabilite, elles possedent une interpretation remarquable du point de vue spatio-temporel. Dans la suite, nous abandonnons momentanement les systemes critiques pour etudier des excursions hors des points fixes conformes. Nous analysons l'evolution et la relaxation des perturbations sous le flot de renormalisation, vers des situations d'equilibre plus symetriques. Dans la derniere partie de ce travail, nous abordons, dans l'approximation de supergravite, la recherche de solutions avec champs de Ramond-Ramond. Nous mettons en evidence des solutions factorisees d'espaces de courbure constante qui contiennent des plans hyperboliques.