Influence des interfaces sur le comportement des structures composites en béton armé : étude expérimentale et modélisation numérique par la méthode des éléments finis

par Nacer Takorabet

Thèse de doctorat en Mécanique des sols et structures

Sous la direction de Bernard Fouré.

Soutenue en 1989

à Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris .

mots clés

• Joint reprise
• Reprise bétonnage
• Contrôle qualité
• Calcul construction
• Reinforced concrete
• Cold joint
• Concrete cold joint
• Adhesion
• Experimental study
• Finite element method
• Quality control
• Structural analysis
• Béton armé
• Constructions, Théorie des
• Éléments finis, Méthode des

Résumé

Les structures de Génie Civil son fréquemment calculées comme monolithe. Cependant en pratique la plupart d'entre elles présentent des surface de reprise de bétonnage liées à leur mode d'exécution. Ces surfaces ont une grande influence sur le comportement des structures en sorte que des désordres, voire des ruptures peuvent se produire suivant ces discontinuités pré-existantes. L'étude entreprise a comporté des expérimentations et une modélisation numérique. Après l'examen de la bibliographie des phénomènes plus ou moins approchants, des essais sont exécutés pour une solution utilisée dans le développement d'un type de pont réalisé avec des éléments préfabriqués (poutres longitudinales précontraintes préfabriquées et prédalles constituant coffrage et ferraillage du hourdis supérieur coulé en place et supportant la surface de roulement). Dans l'état actuel des règlements les prédalles doivent être munies d' armatures de couture pour être prises en compte dans les calculs de flexion. Ces essais montrent qu'une prédalle sans couture et comportant des armatures longitidunales ancrées dans le béton de la dalle peut s'associer mécaniquement à celle-ci dans certaines limites. Les applications ont d'abord porté sur des éléments structuraux aux extrémités libres (planchers à prédalles, jonction âme de poutre-hourdis), donc favorables aux effets du cisaillement -glissement, permettant ainsi d'évaluer l'influence de certains paramètres. Pour les pièces non-armées à l'interface le comportement est monolithe tant que l'adhérence n'est pas rompue, au-delà ces éléments deviennent faibles et on assiste à un accroissement exagéré des flèches. La disposition d'une armature de couture améliore considérablement la tenue de ces pièces après rupture d'adhérence. Ceci est dû à la mobilisation d'un mécanisme de frottement rendu possible grâce à la compression apportée par la mise en traction des armatures de couture. Avec une bonne reprise le fonctionnement est satisfaisant, même si le monolithisme n'est pas toujours reconstitué. L'analyse par le calcul des essais réalisés confirme le monolithisme obtenu expérimentalement. Ce qui est prometteur pour le développement de ce type d'exécution et laisse espérer une bonne tenue des ouvrages existants. Sur chantier les conditions d'essais ne sont pas toujours réunies. Nous avons simulé une mauvaise adhérence (flaque d'eau, absence de propreté,. . . ) dans différentes zones de l'interface sur une longueur de 50cm. Un tel manque de précaution provoque une défaillance totale de la structure, ce qui montre q'un comportement structural théoriquement satisfaisant reste en réalité assujetti au mode d'exécution donc à la qualité du travail humain.

Titre traduit

The influence of interfaces on the behaviour of reinforced concrete composite structures : experimental investigation and numerical analysis by the finite element method

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