Caractérisation et modélisation de l'évolution de la fissuration des bétons renforcés de fibres sous charge soutenue

The growing scientific knowledge related to the structural performance and durability of steel fibre reinforced concrete (SFRC) demonstrates the enormous potential that fibres can provide to reinforced concrete structures while the development of a broad variety of applications shows the interest of the industry. In order to address modern durability concerns, it is necessary to control and anticipate cracking problems. This thesis aims to identify the thriving mechanisms of crack propagation under sustained loading, and simulate these mechanisms using a finite element approach. Three experimental programs were conducted on different SFRC specimen sizes: beams of 0.7 m; four beams of 4 m, one reinforced with steel fibres only, one with reinforcing bars, one with bonded strands and one with unbonded strands; and one beam of 8 m with steel fibres only. The results are used to compare the evolution of the global behaviour (deflection, compliance, etc.) and the local behaviour (crack openings, number of cracks, etc.) for three beam sizes and reinforcement conditions.

Résumé

L'accroissement des connaissances scientifiques associées aux performances structurales et à la durabilité des bétons renforcés de fibres (BRF) illustre le potentiel énorme que les fibres peuvent amener aux ouvrages en béton alors que le développement d'un vaste éventail d'applications démontre l'intérêt grandissant de l'industrie. Afin de répondre aux enjeux modernes que pose la durabilité, il est nécessaire de maîtriser et d'anticiper les problèmes de fissuration. Ce projet de thèse a pour objectif d'identifier les mécanismes conduisant à la propagation de la fissuration sous charge soutenue, et de modéliser ces mécanismes par la méthode des éléments finis. Pour ce faire, trois programmes expérimentaux et les essais de caractérisation associés furent conduits sur des éprouvettes de différentes tailles en BRF : des poutrelles de 0.7 mètre ; quatre poutres de 4 mètres, une renforcée de fibres uniquement, une renforcée de barres d'armature crénelées, une de torons adhérents, et une de torons non-adhérents ; et enfin une poutre de 8 mètres armées des fibres uniquement. Les résultats permettent de comparer l'évolution du comportement global (flèche, complaisance, etc.) et du comportement local (ouvertures de fissures, nombre de fissures, etc.) pour trois grandeurs de poutres, et pour des conditions de renforcement différentes.