Determination of nonlinear constants and stress monitoring in concrete by coda waves analysis
Résumé
For non destructive stress evaluation in prestressed concrete, we describe in this paper a promising ultrasonic method. In “ordinary” isotropic homogeneous materials such as steel, ultrasonic determination of third order elastic constants provides means for stress evaluation since half a century. In case of concrete, example of a class of materials that exhibit strong multiple scattering as well as significant elastic nonlinear response, accurate velocity monitoring is challenging. In this paper, we purpose a novel method originally from geophysics. So called “coda wave interferometry” (CWI), this technique is transposed to concrete. We show that intense scattering can be applied to robustly determine velocity changes and so, nonlinear elastic constants. In addition, we show how this method could be transposed in case of in situ measurements in concrete structures and outline future possible applications.
Nous présentons dans cet article une méthode prometteuse d'évaluation de la précontrainte dans les structures en béton. Pour les milieux homogènes isotropes, les constantes élastiques du troisième ordre sont connues et étudiées depuis une cinquantaine d'années. Le béton est un milieu très fortement diffusant et dont le comportement mécanique est fortement non linéaire. Les mesures de vitesses sont souvent obtenues avec une résolution inférieure à 1 %. Dans cet article, nous proposons une méthode, « Coda Wave Interferometry » (CWI), issue de la géophysique et transposée ici au cas du béton. Nous montrons que la diffusion multiple peut être mise à profit pour déterminer de très faibles variations relatives de vitesses et donc, les constantes élastiques non linéaires. Nous montrons de plus que cette méthode peut être transposée in situ dans le cadre du suivi de l'état de santé des ouvrages d'arts en béton précontraint.
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