Comportement au fluage de poutres hétérogènes bois-BFUP assemblées par collage

Creep behaviour of heterogeneous glulam-UHPFRC beams assembled by bonding

• Auteur / Autrice : Kanhchana Kong
• Direction : Emmanuel Ferrier, Laurent Michel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 15/09/2015
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : LGCIE - Laboratoire de Génie Civil et d' Ingénierie Environnementale, EA 4126 (Villeurbanne, Rhône)
• Jury : Président / Présidente : Robert Le Roy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Ferrier, Laurent Michel, Jean-Marc Franssen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Amen Agbossou, Ahmed Loukili

Mots clés

Mots clés contrôlés

Collage (matériaux)

Poutres

Construction mixte

Matériaux -- Fluage

Mots clés libres

Fluage

Poutres

BFUP

PRFC

Collage

Modélisation analytique itérative

Creep

Glulam

UHPFRC

CFRP bars

Pasting

Iterative analytical modelling

Résumé

Ce travail de recherche vise à évaluer le comportement au fluage de nouvelles structures composites en associant trois matériaux: le bois, le béton fibré ultra-haute performance (BFUP) et des armatures polymères renforcées de fibres de carbone (PRFC). Le but de la conception d'une telle section hybride est de faire usage des meilleures caractéristiques de chaque matériau afin d'augmenter sa capacité portante à l'ultime et/ou en service. Aussi, d'un point de vue du comportement mécanique, cette solution de renforcement vise à apprécier et hiérarchiser l'intérêt d'une telle solution liée aux effets déférés, particulièrement au fluage. La première étape consiste à mener une analyse expérimentale sur le comportement en statique de poutres hétérogènes bois-BFUP. Elle est exécutée afin de mieux comprendre le mécanisme d'endommagement ainsi que la performance pour définir le comportement au fluage. Pour cela, une campagne expérimentale en flexion quatre points portant sur trois poutres, dont une poutre témoin, a été conduite sous sollicitation statique. Les résultats obtenus confirment que les poutres hétérogènes Bois-BFUP apportent une optimisation de capacité portante ainsi que de la rigidité. Les poutres hybrides ont permis d'obtenir le même mode de rupture en flexion et la première rupture s'est produite dans la partie comprimée de BFUP supérieur. La seconde partie de la recherche est consacrée à l'analyse du comportement au fluage de poutres hétérogènes bois-BFUP nécessaire pour prédire les déformations à long terme dans des structures composites hybrides. Dans cette étude, deux types d'essai ont été réalisés : essai en environnement contrôlé et essai en environnement non contrôlé (extérieur). En environnement contrôlé les essais fluage ont commencé sous une charge constante de 24 kN dans le laboratoire avec des températures de 20±5 °C et une humidité relative entre 40% et 60%. Ces conditions climatiques peuvent être considérées comme un environnement de classe 1, conformément à l'Eurocode 5. Les résultats ont montré que la flèche de fluage de la poutre renforcée augmente peu tout au long de l'essai. A l'inverse de ces résultats, l'essai de fluage en environnement variable à l'extérieur du laboratoire, qui peut être considéré comme environnement de classe 3 suivant l'Eurocode 5, montre que les effets différés du bois et du béton jouent un rôle très important dans l'évolution de la flèche finale

This dissertation aims to evaluate the creep behaviour of a new composite structure combined three materials: the wood, the ultra-high performance fibre-reinforced concrete (UHPFRC) and the polymer fibre reinforced carbon (CFRP) according to their advantages and performances. The conception of such hybrid section is to use the best characteristics of each material to increase its bearing capacity in the ultimate and / or in service. Furthermore, from the point of view of design, this strengthening solution is to assess and prioritize the interests to reduce the deformation caused by the delayed effects, particularly caused by creep. The first part investigated an experimental analysis of the static behaviour of the wood-UHPFRC beam, and should be performed to understand the mechanism of the hybrid beam as well as the performance which are the directions to identify the creep behaviour. A four-points bending test setup on three beams, one beam witness, was conducted under static loading. The results confirm that heterogeneous Timber-UHPFRC beams provide an optimization of bearing capacity and stiffness. The hybrid beams have produced the same flexural mode of failure and the first crack occurred in the upper part of compressed UHPFRC. The second part of the research is devoted to the analysis of creep behaviour of heterogeneous wood beams UHPC necessary to predict long-term deformations in composite structures. In this study, two types of test setups were conducted: test in a sheltered and outdoor environment. In the sheltered environment, the creep test began under a constant load of 24 kN in the laboratory with temperatures of 20 ± 5 °C and a relative humidity between 40% and 60%. These climatic conditions can be considered as the service class 1, according to Eurocode 5. The results showed that the creep deflection of the reinforced beam gradually increases throughout the test. Unlike these results, the creep test in a variable environment outside the laboratory, which can be considered Class Service 3 to Eurocode 5, shows that the effect of time dependency behaviour of wood and concrete plays a very important role in the evolution of the creep deflection of the hybrid beams