Comportement en flexion de poutres en béton de hautes performances munies d’armatures de hautes performances-Étude expérimentale et numérique

Résumé

Les auteurs présentent dans ce rapport les résultats d’un programme de recherche expérimental et numérique dont le but est d’étudier l’influence de l’amélioration des performances mécaniques du béton et de l’acier des armatures longitudinales sur le comportement de poutres en Béton de Hautes Performances sous sollicitation de flexion pure.

Six essais ont été menés sous chargement imposé de courte durée pour des bétons de résistances respectives de 40 MPa, 75 MPa et 100 MPa et des armatures longitudinales à haute adhérence de diamètre 16 mm et de limites élastiques 540 MPa et 830 MPa, les géométries du coffrage étant maintenues constantes par ailleurs.

Les données réduites du programme expérimental ont été étendues par le biais d’une étude numérique utilisant la méthode des éléments finis.

L’examen des résultats permet de tirer les conclusions suivantes:

• -Augmenter la résistance en compression du béton et la limite élastique de l’acier des armatures permer d’améliorer notablement la résistance à la rupture de poutres en flexion;

• -Pour un même coffrage et une même résistance ultime, employer des aciers de haute nuance autorise une diminution du pourcentage d’armatures longitudinales de traction. Cependant, on constate alors une légère baisse de la rigidité à la flexion ainsi qu’une augmentation de l’ouverture des fissures.

• -Utiliser un Béton de Hautes Performances entraîne. pour un même niveau de chargement et une même section d’acier, une moindre ouverture des fissures.

Abstract

The improvement of mechanical strengths of the two constitutes of reinforced concrete (steel and concrete) on the behavior of reinforced High Strength Concrete beams under short term imposed load was investigated both experimentally and numerically.

The mechanical strength of concrete (the mean compressive strength varying from 40 MPa to 100 MPa) and the yield steel strength (f_γ=540 MPa and 830 MPa) were taken as test parameters, the geometry of beams was kept changeless.

A numerical study based on Finite Element Method (FEM) was undertaken to complete and to extend experimental results.

The use of High Strength Reinforced Concrete made with HSC and High Yield Strength Steel induces an increase in the ultimate load. The longitudinal reinforcement ratio can be decreased by using High Yield Strength Steel, Nevertheless a lower stiffness and higher crack width can be observed.

At a given load level, a decrease of the mean crack width due to higher mechanical strength of concrete can also be observed.