Étude de la capacité portante à l'effort tranchant des poutres en béton armé renforcées en fibres d'acier avec référence particulière aux poutres en béton à hautes performances

Study of the shearing behaviour of steel fibers reinforced concrete with a specific reference to high-strength concrete

• Auteur / Autrice : Touhami Tahenni
• Direction : Mohamed Chemrouk, Thibaut Lecompte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance le 25/09/2016
• Etablissement(s) : Lorient en cotutelle avec Université des Sciences et de la Technologie Houari-Boumediène (Algérie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Ingénierie des Matériaux de Bretagne / LIMATB
• Jury : Président / Présidente : Fattoum Kharchi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sofiane Amziane, Mostefa Hamrat, Saïd Kenaï, Abdelkrim Bourzam

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ductilité

Propriétés mécaniques

Fissuration

Béton à hautes performances

Mots clés libres

Effort tranchant

Flèche

Ouvertures de fissures

Fibres d'acier

Bétons de fibre

High strength concrete

Résumé

Malgré les avantages multiples du béton à hautes performances, il reste relativement peu étudiédans les structures en béton armé. Notamment, la servicibilité du matériau et son comportementvis-à-vis de la fissuration nécessitent une investigation profonde. En effet, dans les structures enbéton armé, c’est souvent la servicibilité du matériau qui se détériore et écourte la durée de vied’une construction. Dans le même contexte, le comportement à l’effort tranchant du béton àhautes performances (BHP) reste insuffisamment étudié comparativement à la littératureabondante sur le béton ordinaire (BO). Le principe de l’effort tranchant en béton armé n’estd’ailleurs toujours pas suffisamment explicité avec rationalité et l’on continue à utiliser desméthodes empiriques pour se prémunir contre les effets désastreux de cette sollicitation sur lesstructures en béton armé. Ce manque de compréhension est illustré par des approches de calculdifférentes et parfois contradictoires utilisées dans les principaux règlements de calcul en bétonarmé. L’applicabilité de ces approches de calcul réglementaires au béton à hautesperformances nécessite une evaluation profonde. Cet aspect fait partie des objectifs de laprésente étude. L’utilisation des fibres d’acier comme renforcement en béton en général et enbéton à hautes performances en particulier semble améliorer le comportement structural de cematériau en effort tranchant. Sur ces aspects de comportement structural, un total de 70 poutresen béton armé, ordinaire et de hautes performances, avec et sans fibres d’acier, ont été testéesen flexion quatre-points. Les fibres d’acier ont été utilisées en différentes quantités /f et différentsélancements lf/df. Les essais réalisés dans ce travail ont montré que les fibres d’aciers couturentefficacement les fissures et ainsi permettent aux éléments de structures d’être servicibles à desniveaux de chargement élevés. Cette efficacité se distingue particulièrement dans le matériauBHP qui développe une adhérence relativement meilleure avec l’acier par comparaison au BO.Ces effets de coutures efficaces ne sont, cependant, pas reflétés dans les modèles de calculsutilisés dans les règlements universels.

Despite de multiple advantages of high performances, it is still relatively unknown. It is thusimportant to study this material from all the aspects in the aim of understanding its structuralbehavior and using it as a building material in composition with steel and hence beneficiate fullyfrom its higher compressive strength and denser compactness. In this sense, the serviceability ofthe material, particularly its behaviour towards cracking which affects its integrity, necessitates adeeper investigation. In the same context, the shear behavior of high performances concrete(HPC) is still insufficiently investigated by comparison to the abundant literature for that of ordinaryconcrete (OC). On the aspect of shear behaviour, it is worth noting that such a solicitation inreinforced concrete is a topic which continues to arouse a lot of interest despite the abundanceof the existing literature. The applicability of the different design approaches to high performancesconcrete requires further investigations. This aspect is a part of the objectives of the presentexperimental study. The use of steel fibers as reinforcement for concrete in general and for highperformances concrete in particular seems to improve the structural behavior of this concretematerial, particularly for shearing. On these aspects of structural behaviour, a total of 70 reinforcedconcrete beams, from ordinary concrete and high performances concrete, with and withoutsteel fibers, have been tested in four-point flexural bending. The steel fibers were used in differentquantities /f and different aspect ratios lf/df. The test carried out in this investigation have shownthat fibers stitch up effectively the two faces of a crack and thus enable structural elements to beserviceable at higher loading levels. This efficiency is particularly distinguishable for highperformances concrete (HPC) which develops a relatively better bond with the reinforcement bycomparison to ordinary concrete (OC). These stitching effects are however not reflected in thedesign models presented in the different universal design codes.