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Fissuration en béton avec référence particulière au béton à haute performance

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par Touhami TAHENNI
USTHB, Algerie - Magister en Génie Civil 2006
Dans la categorie: Sciences
  

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1.4.3. ESSAI DE FENDAGE (ESSAI BRÉSILIEN)

Lors de l'essai de fendage, le cylindre du béton est placé à l'horizontale entre les plateaux de la presse et la charge est augmentée jusqu'à la rupture par traction indirecte, qui apparaît sous forme de fendage le long du diamètre vertical du cylindre.

Si la charge est appliquée le long d'une génératrice, un élément sur le diamètre vertical du cylindre (figure 1.3) est soumis à une contrainte de compression égale à :

.

Et une contrainte horizontale à la traction égale à

Où :

 : effort de compression appliqué.

 : longueur du cylindre.

 : diamètre du cylindre.

et  : distances de l'élément par rapport aux deux points d'application de la charge.

Cependant, une contrainte de compression élevée serait induite immédiatement sous la charge et tenterait de causer l'écrasement du béton localement.

En pratique pour y remédier, des lamelles fines d'un matériau de répartition comme du contre-plaqué sont insérées entre les cylindres et les plateaux de la presse. Sans les lamelles, la résistance mesurée est habituellement plus faible de 8 % en moyenne.

La norme ASTM C 490-90 spécifie des lamelles de contre-plaqué de 3mm d'épaisseur et de 25mm de largeur. La norme britannique BS 1881 : partie 117 : 1983 spécifie des lamelles de bois dur de 4mmd'épaisseur et de 15mm de largeur. La norme française NF.P 18-408 :1981 spécifie des bandes de 1cm de largeur et de 4mm d'épaisseur en contre-plaqué d'Okoumé.

Un des avantages de l'essai de fendage vient de ce que le même type d'éprouvette peut être utilisé à la fois pour les essais de compression et de traction.

L'essai de fendage est facile à effectuer et donne des résultats plus homogènes que les autres essais en traction [10]. La résistance mesurée lors de l'essai de fendage semble assez voisine (5à12% près) de la résistance du béton déterminée par traction directe.

Figure 1.3 : Essai de fendage [2].

1.5. RELATION ENTRE LA RÉSISTANCE À LA COMPRESSION ET LA

RÉSISTANCE À LA TRACTION

La résistance mécanique du béton est généralement considérée comme sa plus importante propriété bien que, dans de nombreux cas pratiques, d'autres caractéristiques telles la durabilité et la perméabilité peuvent être plus importantes. Néanmoins, la résistance mécanique projette une image globale de la qualité d'un béton et elle présente un paramètre majeur et indispensable pour le dimensionnement et la conception des ouvrages.

De ce fait, les propriétés mécaniques du béton ont toujours fait l'objet de multiples études en vue de comprendre la réponse du béton aux actions mécaniques qui lui sont appliquées.

La résistance à la compression est la propriété du béton la plus communément considérée dans le calcul des structures ; cependant pour certaines applications, la résistance à la traction est intéressante comme c'est le cas des bétons d'autoroutes, de dalles flottantes, des efforts de cisaillement et de résistance à la fissuration. Ces deux types de résistance mécaniques (compression-traction) sont intimement liés. Le rapport de ces deux résistances dépend du niveau de résistance global du béton. En d'autres termes, la résistance à la traction, augmente avec la résistance à la compression, mais à un taux allant en diminuant avec la maturation du béton.

La résistance à la traction du béton pouvant être mesurée par des essais très différents les uns des autres, tels l'essai de flexion, l'essai de traction directe ou l'essai de fendage, il en résulte que les valeurs numériques du rapport de la résistance à la traction à celle à la compression sont différentes. De la même façon, la valeur de la résistance à la compression n'est pas unique, mais varie avec la forme de l'éprouvette mise à l'essai. Pour ces raisons, il est nécessaire de spécifier la méthode d'essai utilisée lors de la détermination du rapport de la résistance à la traction à celle de la résistance à la compression.

La résistance à la traction du béton est plus sensible à un mûrissement inadéquat que la résistance à la compression [2], vraisemblablement parce que les effets du retrait non uniforme sur les poutres soumises à la flexion sont très importants du fait de l'existence d'une micro fissuration. Ainsi le béton mûri à l'air a un rapport plus faible que le béton mûri à l'eau . L'entraînement de l'air influence également le rapport puisque la présence des bulles d'aire tend à diminuer la résistance à la compression du béton plus que sa résistance à la traction, particulièrement dans les bétons légers présentant à peu près la même relation entre et que les bétons ordinaires.

Le rapport diminue quant la résistance du béton en compression augmente. Ce rapport varie entre et pour le béton ordinaire (MPa). Pour le béton à haute performance

(MPa) ce rapport varie entre et .

Un certain nombre de formules empiriques reliant et ont été proposées, la plupart ayant la forme suivante:

Où k et n sont des coefficients. Des valeurs de n variant entre et ont été proposées.

La première valeur est utilisée par l'American Concrete Institute alors que Gardner et Poon [11] ont trouvé une valeur plus proche de , des formes cylindriques ayant été utilisés dans les deux cas pour tester les spécimens. L'expression suivante semble donner la meilleure relation entre et :

est la résistance au fendage et la résistance à la compression, toutes deux en MPa mesurées sur des cylindres. Cette expression a été modifié par [12] comme suit

L'expression suivante, similaire à celles représentées précédemment, est utilisée par le British Code of Practice BS 8007 : 1987 :

fc la résistance à la compression (MPa) est déterminée sur cube et représente la résistance à la traction directe.

L'écart entre les différentes expressions n'est pas très important. Ce qui importe toutefois est que l'exposant utilisé dans le code de construction de l'ACI (ACI Building Code 318-89, révisé en 1992) [13] est trop faible, ce qui surestime la résistance au fendage pour les faibles résistances à la compression et la sous-estime pour les fortes résistances [2].

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