Caractérisation du comportement des assemblages par goujons-collés multiples sous l'effet de la température

par Clement Fleury

Projet de thèse en Mécanique

Sous la direction de Jean-Luc Coureau, Pierre Blanchet et de Alain Cointe.

Thèses en préparation à Bordeaux en cotutelle avec l'Université Laval , dans le cadre de Sciences Physiques et de l'Ingénieur , en partenariat avec I2M Institut de Mécanique et d'Ingénierie (laboratoire) et de GCE - Génie Civil et Environnemental (equipe de recherche) depuis le 05-10-2018 .


  • Résumé

    Le développement des recherches sur les goujons collés (collage de tiges filetées en acier avec un adhésif en joint épais à l'intérieur de sections de poutre en bois), reposant sur la technologie du collage structural, a commencé dans les années 1980 et les qualités de cet assemblage composite (bois, acier, adhésif) lui ont permis de gagner en popularité. Cependant, l'enquête menée auprès des professionnels et experts en vue de l'introduction de cette technologie dans l'Eurocode 5 (règlementation bois européenne) a révélé des attentes et lacunes particulières vis à vis des connaissances et ce notamment sur le comportement des assemblages multi-tiges, le choix des adhésifs, le comportement à long terme du collage lié aux conditions ambiantes de température et humidité (fluage et durée de vie), la tenue au feu, le comportement en zone sismique et les méthodes de contrôle qualité. Dans ce cadre, certaines études ont montré par exemple que les assemblages par goujons collés exposés à la température peuvent avoir de fortes pertes de raideur et de résistance (pour certains adhésifs) dès 40°C. Des essais de traction sur ces adhésifs ont mis en avant de fortes pertes de raideur et de résistance conjointement à l'élévation de la température. À 50°C, certains assemblages ont perdu plus de 40% de leur résistance. Le mode de rupture est d'ailleurs modifié, passant d'une rupture adhésive localisée à l'interface bois-colle à une rupture cohésive (dans l'adhésif) proche du goujon (tige filetée). Du fait de la demande croissante de réalisation d'immeubles de grande hauteur en bois (utilisant potentiellement la technologie des goujons-collés pour leurs atouts de résistances, de rigidités, ainsi que leur invisibilité et esthétisme ), ainsi que de l'évolution de la future réglementation au feu (tenue au feu des façades), il paraît primordial de bien cerner les mécanismes mis en jeu et leurs conséquences sur la résistance mécanique de ces assemblages lors d'une montée en température. L'objectif de cette thèse est de mieux appréhender les mécanismes d'endommagement et de transfert d'efforts dans ces assemblages afin d'améliorer la sûreté des règles professionnelles de mise en œuvre et d'utilisation de cette technologie. Dans un premier temps, une approche théorique sera menée avec la création d'un modèle éléments finis. Ce modèle sera appliqué à des assemblages constitués de plusieurs goujons pour mieux appréhender l'effet de l'endommagement local et de son impact sur la cinétique de redistribution des efforts dans les plans de collages voisins. Puis, des essais seront réalisés, permettant le couplage du modèle développé avec un prototypage d'essais « multimonitoré», où les tiges sont instrumentées individuellement à l'aide de jauges de déformations et de capteurs de déplacements, permettra de suivre la cinétique de dégradation jusqu'à la ruine quasi-fragile de l'assemblage, en conditions climatiques d'usage courant ou dans des conditions plus extrêmes (feu).

  • Titre traduit

    Mechanical behavior characterization of multiples glued-in connection under temperature variation


  • Résumé

    The development of glued-in rods research (bonding of steel threaded rods with thick-jointed adhesive within wood beam sections), based on structural bonding technology, began in the 1980s and the qualities of this composite connection (wood, steel, adhesive) allowed him to gain in popularity. However, the survey of professionals and experts for the introduction of this technology in Eurocode 5 (European wood regulations) revealed particular expectations and shortcomings regarding knowledge, particularly on the behavior of multi-rods connections, the choice of adhesives, the long-term behavior of bonding related to ambient conditions of temperature and humidity (creep and life duration), fire resistance, behavior in seismic zone and quality control methods. In this context, some studies have shown for example that connections by glued-in rods exposed to temperature can have high losses of stiffness and strength (for some adhesives) from 40 ° C. Tensile tests on these adhesives have put forward strong losses of stiffness and strength together with the rise in temperature. At 50 ° C, some connection lost more than 40% of their strength. The mode of rupture is also modified, passing from a localized adhesive rupture to the wood-glue interface to a cohesive rupture (in the adhesive) close to the glued-in rod (threaded rod). Due to the increasing demand for high-rise buildings made of wood (potentially using glued-in rods technology for their strengths and rigidities), as well as the evolution of future fire regulations (exterior wall fire resistance), it seems essential to understand the mechanisms involved and their consequences on the mechanical strength of these connections during a rise in temperature. The objective of this thesis is to better understand the mechanisms of damage and transfer of effort in these connection to improve the safety of the professional rules of implementation and use of this technology. At first, a theoretical approach will be conducted with the creation of a finite element model. This model will be applied to connection made up of several glued-in rods to better understand the effect of local damage and its impact on the kinetics of redistribution of forces in neighboring bonding planes. Then, tests will be carried out, allowing the coupling of the model developed with a 'multimonitored' test prototyping, where the rods are individually instrumented using strain gauges and displacement sensors, to follow the kinetics of degradation. until the almost fragile ruin of the assembly, in classic climatic conditions or in more extreme conditions (fire).