Analyse du comportement d'éléments fléchis en béton renforcé de fibres métalliques: Du matériau à la structure

L'utilisation des bétons renforcés de fibres (BRF) à titre de renforcement structural nécessite la connaissance du comportement post-fissuration du matériau. Cette thèse passe en revue les différentes méthodes et analyses utilisées pour la détermination de la résistance à la traction des BRF. L'étude se base sur un programme expérimental comprenant cinq mélanges de BRF avec des volumes de fibres variant de 0.75% à 1.25%. Ces matériaux ont servi à fabriquer les spécimens pour les essais de traction uniaxiale, de flexion sur poutre entaillée et sur dalle circulaire. Les résultats des essais de caractérisation permettent de comparer le comportement σ−w obtenu directement à partir de l'essai de traction uniaxiale avec ceux obtenus par analyse inverse des essais de flexion. La variabilité des résultats dépend notamment de l'orientation des fibres, de la taille de la section fissurée et de la présence d'une entaille. Un modèle de calcul, basé sur des hypothèses simples et communément admises, est proposé pour l'analyse et le dimensionnement d'éléments en BRF soumis à des efforts de flexion. De manière à évaluer le modèle, une large campagne expérimentale est menée. Elle comprend des essais de flexion sur 19 poutres rectangulaires et deux poutres en Té, fabriquées avec les cinq mélanges de BRF. La contribution des fibres aux différentes phases du comportement en flexion est décrite. La capacité du modèle analytique à prédire le comportement M-wmax, en conditions limites d'utilisation et de service, est vérifiée à l'aide des résultats expérimentaux. Les écarts observés peuvent être liés à la variabilité de la résistance à la traction des BRF et à la différence d'orientation des fibres entre les poutres et les spécimens de caractérisation. Une approche de dimensionnement réaliste est finalement proposée pour des poutres en ‘T' soumises à des moments positifs et négatifs. Par la suite, le comportement en flexion des BRF est étudié par la méthode des éléments finis. D'une part, la modélisation d'essais de flexion sur poutre entaillée et sur dalle circulaire normalisés est réalisée. La qualité des résultats comparés aux résultats expérimentaux permet de valider les hypothèses utilisées dans l'analyse inverse pour déterminer la loi contrainte-ouverture du matériau. L'effet de l'orientation des fibres, la procédure d'essai et la validité des essais normalisés sont discutés.