PRÉDICTION ET MODÉLISATION DU COMPORTEMENT A L’EFFORT TRANCHANT DES POUTRES EN BÉTON ARMÉ

Abstract

Le cisaillement présente bien des désagréments aux éléments structuraux et doit être contrôlé en priorité par rapport à d’autres types de sollicitations comme la flexion. En effet, les règlements actuels, prédisant la résistance au cisaillement de ces éléments sont principalement fondés sur des modèles théoriques, utilisant un béton ne dépassant pas les 40 MPa, et donc ces codes réglementaires ne quantifient pas le mécanisme de cisaillement réel, et ils sont souvent très conservatifs. Cette thèse, en s’appuyant sur les résultats expérimentaux (extraits de la littérature) et la modélisation numérique vise à une meilleure compréhension du comportement des poutres en béton armé sans armatures transversales, sous sollicitation de cisaillement. La quantification des contributions de chaque mécanisme de transfert, la prédiction et la modélisation numérique du comportement global et local de la résistance au cisaillement sont les objectifs de cette thèse. Les résultats de résistance au cisaillement obtenus par l’application des modèles proposées et des règlements en vigueur (EC2, ACI318, BS8110 et FIB2010) sont comparés à une base de données expérimentale contenant 1000 poutres. De plus, les résultats issus de la littérature ont été utilisés pour évaluer la contribution de chaque mécanisme de transfert de cisaillement, obtenu à partir des modèles théoriques (Chen, Cavagnis et Fernandez Ruiz). La contribution de ces différentes actions de transfert est également quantifiée expérimentalement, en se basant sur l’utilisation de la technique expérimentale (système Gom Aramis). Les contributions mesurées de l’effet de goujon (Vd), l’engrènement des granulats (Va) et la zone de compression (Vcz) ont été estimées à 45-50%, 20-35% et 17-31%, respectivement, pour les poutres en béton à hautes performances (fc=85.5 MPa). Ainsi, les contributions de chaque mode de transmission sont : Vd= 25-30%, Va= 23-39% et Vcz= 43-47%, selon le modèle de Chen. Les formules proposées donnent une prédiction rationnelle pour les poutres courtes (a/d2.5), avec une excellente moyenne (Vexp/Vpred) de 1.08 et un coefficient de variation (CV) de 24%. Cependant, les modèles proposés par les quatre règlements présentent des résultats très conservatif, avec Vexp/Vpred= 1.27 à 2.81 et un CV variant de 27 à 43%. L'approche numérique utilisant le logiciel ANSYS© montre un accord satisfaisant avec les résultats expérimentaux pour la réponse charge-flèche et le mode de rupture des poutres en béton armé.