Étude du comportement en flexion et à l'effort tranchant de poutres précontraintes en BRF

L'utilisation du BRF combiné avec la précontrainte est très prometteuse, mais reste encore peu étudiée, surtout en ce qui concerne les éléments de grande hauteur (h>750mm). Cette maîtrise s'intéresse au comportement en flexion et en cisaillement de poutres en BRF précontraintes. L'étude se base sur un programme expérimental comportant neuf poutres faites du même BRF à 80MPa et 1% de fibres. Cinq poutres ont été testées en flexion et quatre à l'effort tranchant. Elles ont en commun leur géométrie extérieure alors que c'est leur ferraillage qui les différencie : nombre de torons, présence d'armatures passives, gainage, présence d'étriers. Aussi, une vaste campagne d'essais de caractérisation a été menée afin d'obtenir les propriétés en compression et surtout en traction du matériau. Des essais de flexion trois points sur des primes entaillés ont été effectués, ainsi que sur des dalles circulaires supportées en trois points. Ces derniers ont permis, par calcul inverse, d'obtenir la courbe contrainte-ouverture de fissure du matériau, propriété caractéristique des BRF et indispensable au calcul numérique des poutres. Des modèles numériques, EPM3D sur ABAQUS et AIS, ont été validés pour chacune des poutres testées afin de pouvoir à l'avenir être utilisés pour prévoir le comportement des éléments structuraux en BRF précontraint. Les résultats des simulations des essais de flexion et de cisaillement sont particulièrement satisfaisants et son en mesure de prédire la résistance maximale et le mode de rupture.

Abstract

The combine use of SFRC and pre-tensioning seem very promising, however it isn't been greatly studied, especially for the specimen of important height (h>750 mm). This master thesis focuses on the flexural and shears behaviour of pre-stressed SFRC beams. This study is based on an experimental program including nine beams made of the same SFRC (80 MPa – 1 % of fibres). Five of them were tested in bending and the other four were tested in shearing. All these beams have the same geometry, only their reinforcement is different: number of strands, presence of passive reinforcement, and presence of stirrups. Also, an important campaign of characterisation experiment was conducted in order to obtain the compressive capacity and most importantly the traction behaviour of the material. Three-point bend tests on notched beams were conducted and also bend test on centrally loaded round panels supported on three symmetrically arranged pivots and subjected to a central point load. The latter allowed us, through inverse calculation, to obtain the constraint vs. crack opening curve of the material, which a fundamental characteristic of the SFRC and necessary for numerical analysis. Numerical models, EPM3D on ABAQUS and AIS, for each tested beam have been validated, in order to be able to predict the behaviour of pre-stressed SFRC structures. The results of the numerical simulation of the bend and shear test are very satisfying.