Un poteau en BHP présente une déformation axiale qui est tributaire du pourcentage d'armature transversale. Plus ce pourcentage est élevé, plus le gain de déformation l'est aussi. À contrario, ce pourcentage élevé d'armature transversale conduit à la création d'un plan de rupture entre l'enrobage et le noyau de béton. Le béton de l'enrobage devient alors un point faible dans le comportement de l'ensemble de la membrure. Ce dernier éclate lorsque survient la charge maximale dans le béton. Or, en éclatant, il transfert une énergie non souhaitée au noyau du béton confiné qui est endommagé prématurément. Le contrôle de ce transfert d'énergie accumulée lors du chargement peut être effectué par l'ajout de la fibre dans la matrice de béton. À ce jour, aucun code de design ne prend en compte la présence de la fibre dans la matrice de béton en ce qui a trait à son apport structural. Une série d'essais de compression axiale a été effectuée sur 20 spécimens cylindriques de grande taille (1400 x 300 mm) fabriqués avec du béton à haute performance comportant des fibres. Deux types de fibres ont été ajoutés à la matrice du béton : synthétique et métallique. Les fibres métalliques étaient de type ondulé alors que les fibres synthétiques avaient la particularité de s'effilocher lors du malaxage. Le béton, de type semi autoplaçant avait une résistance spécifique de 50 et 80 MPa. Le pas de spire pour chacune des deux résistances spécifiques était de 50 et 100 mm. Le volume de fibres variait de 0,0% à 1,0% avec un pas de 0,50%. La hauteur de mesure de la déformation axiale des poteaux était de 800 mm. Les résultats montrent que la présence des fibres influençait positivement la ductilité et la ténacité des spécimens. L'éclatement du recouvrement à la charge maximale était empêché dans le cas des fibres synthétiques, pour un volume de 0,5% alors que dans le cas des fibres métalliques, un volume 1,0% dans un béton de résistance supérieure était nécessaire pour maintenir en place le recouvrement. À cette observation il faudrait ajouter le fait qu'il existe un pas de spirale adéquat pour rendre efficace la fibre dans la matrice de béton. Ce pas de spirale se situerait entre 50 et 100mm pour ce qui est des fibres synthétiques dans un béton de 50 MPa et inférieur à 50 dans le cas d'un béton de 80MPa. Dans le cas de la fibre métallique, d'après l'analyse qui a été faite, l'espacement adéquate est de 50 mm pour un béton de 50 MPa, alors que pour un béton de 80 MPa, la distance qui semble donner des résultats intéressants reste un pas de spire de 100 mm. Ceci peut être expliqué par le module de l'acier combiné à celui du béton à haute performance qui avant la charge maximale offre une déformation post-pic significative. D'autre part, à l'issue d'une revue des différents modèles de confinement des poteaux en béton ordinaire et en béton à haute performance comportant ou non de fibres depuis 1928 année de publication des travaux de Richart et Brandtzarg [1928], l'auteur a comparé ses résultats avec l'un des modèles développé par Eid et Paultre [2008]. Cette comparaison montre que les courbes prédites avec le modèle suivent assez bien les courbes issues des essais de compression, et ce particulièrement dans la partie ascendante de la courbe. On note toutefois qu'après l'atteinte de la charge maximale, la partie descendante de la courbe expérimentale ne colle pas nécessairement à la courbe des essais. L'auteur note que le fait que cette partie descendante ne colle pas aux résultats d'essais serait probablement lié à la répartition très aléatoire des fibres dans la matrice du béton. En effet, le tracé de cette partie de la courbe est fortement tributaire de la contrainte dans l'acier de confinement or cette contrainte dans l'acier ne peut se développer au maximum que si le béton confiné est sollicité de la même manière dans son ensemble. Par ailleurs, l'auteur suggère que la méthode de calcul de la répartition de la fibre dans la matrice de béton soit revue et sujette à des recherches supplémentaires.

De façon à réduire les problématiques de circulation causées par la construction et l'entretien des ponts, les dalles de pont préfabriquées sur leur pleine épaisseur sont une alternative prometteuse à la dalle de béton conventionnel. Ce mémoire présente le développement d'un système de dalles de pont préfabriquées nervurées en béton de fibres métalliques (BFM). L’utilisation de BFM permet des dalles plus minces avec un poids beaucoup plus léger qui peut être intéressant pour certaines opérations. Le concept est d’abord validé par des tests sur des éléments de dalles et de poutres. Des essais en grandeur réelle sont ensuite effectués pour évaluer la performance de la dalle, des nervures et de deux types de joints de tablier. Il est conclu que la dalle proposée est adéquate pour supporter les charges de conception du code canadien et qu’elle peut être jusqu'à 50% plus légère qu'une dalle conventionnelle de 200 mm.

Le but de ce travail de recherche est d'étudier l'effet de fibres de polypropylène et de fibres métalliques sur le comportement du béton soumis à une température élevée. D'une part, les fibres de polypropylène ont été ajoutées au béton pour améliorer sa stabilité thermique, et d'autre part les fibres métalliques ont été ajoutées au béton pour améliorer ses propriétés mécaniques résiduelles. De nouvelles formulations de béton ont ensuite été définies, en utilisant un cocktail de fibres de polypropylène et métalliques, afin d'améliorer à la fois la stabilité thermique et les propriétés mécaniques résiduelles du béton. Quatre familles de bétons ont été étudiées : - bétons témoins sans fibres, - bétons contenant des fibres de polypropylène, - bétons contenant des fibres métalliques, et – bétons contenant un cocktail de fibres de polypropylène et métalliques. Trois rapports eau/ciment sont utilisés : 0.30, 0.45 et 0.61. Les éprouvettes de béton, issues de ces compositions, ont été soumises à des cycles de chauffage – refroidissement de la température ambiante à une température de consigne de 150°C, 300°C, 450°C et 600 °C. La vitesse de chauffage a été fixée à 1 °C.min-1. Les teneurs en fibres étaient de 0.11, 0.17 ou 0.22 % en proportion volumique pour les fibres de polypropylène et de 0.25, 0.38 ou 0.51 % pour les fibres métalliques. Les proportions volumiques de cocktail de fibres étaient de 0.49, 0.60, 0.62 et 0.73%. La stabilité thermique, les propriétés mécaniques (résistance en compression, résistance en traction, module d'élasticité), la porosité initiale et résiduelle des bétons formulés ont été analysées. La perte de masse des éprouvettes lors des différents chauffages a été aussi mesurée.Cette étude expérimentale aboutit à la formulation de bétons dont à la fois la stabilité à haute température et le comportement mécanique après refroidissement sont améliorés. / The aim of this study was to investigate the effect of polypropylene and steel fibres on the behaviour of concrete subjected to high temperature. Polypropylene fibres were added to the studied concrete mixes in order to improve the concrete thermal stability. Steel fibres were added to the studied concrete mixes in order to improve the concrete residual mechanical properties. News concretes mixes were then designed by adding a cocktail of polypropylene fibres and steel fibres in order to improve both the thermal stability and the residual mechanical properties of the studied concrete. Four groups of concrete mixes were studied: - concretes without fibres, - concretes with polypropylene fibres, - concretes with steel fibres, and - concretes with a cocktail of polypropylene and steel fibres. Three water/cement ratios were used: 0.30, 0.45 and 0.61. The concrete specimens were subjected to various heating – cooling cycles from the room temperature to 150°C, 300°C, 450°C and 600 °C. The heating rate was fixed at 1 °C.min-1. The amounts of fibres in the concrete were 0.11%, 0.17% or 0.22% in volume for polypropylene fibres and 0.25%, 0.38% or 0.51% in volume for steel fibres. The amounts of fibres in concrete with a cocktail of polypropylene and steel fibres were 0.49, 0.60, 0.62 and 0.73%, in volume. The thermal stability, the initial and residual mechanical properties (compressive strength, tensile strength, modulus of elasticity), the porosity and the mass loss of the studied concrete mixes were investigated.This experimental study shows a way to design a concrete mix in order to improve both the thermal stability and the residual mechanical properties.

Ce travail porte sur l'étude du comportement mécanique et des mécanismes d'endommagement d'un composite cimentaire fibré multi-échelles soumis à des sollicitations sévères. Les sollicitations mécaniques retenues sont : la fatigue, le choc et le fluage en ambiance agressive.<br />A partir de l'analyse des mécanismes de fissuration des matrices cimentaires, le principe de renfort multi-échelles conduit à l'utilisation de trois dimensions de fibres métalliques afin d'intervenir à chaque étape du processus de fissuration. La matrice cimentaire est ultra-compacte et résistante (résistance en compression > 200 MPa) et la fraction volumique du renfort atteint 11 %. Le composite formulé est mis en uvre dans des dalles minces qui se veulent représentatives des applications structurelles envisagées. Les dalles constituent les corps d'épreuve pour les trois études.<br />La caractérisation mécanique du composite sous chargement statique (compression, traction et flexion) montre que le renfort multi-échelles se caractérise par la mise en action graduelle et continue des différentes échelles de fibres, et ce jusqu'au pic d'effort. Une détermination de la résistance en traction uniaxiale (> 20 MPa) à partir d'essais de flexion 4 points sur dalles minces en utilisant une approche inverse est validée. Il est montré que le matériau étudié est élasto-plastique avec écrouissage positif en traction.<br />Les essais dynamiques mettent en lumière une grande sensibilité du composite aux effets de vitesses. Le renfort multi-échelles, et tout particulièrement les micro-fibres, amplifient les phénomènes visqueux dans la matrice cimentaire en y améliorant le transfert des efforts. Le gain absolu de résistance en traction est estimé par approche inverse à 1.5 MPa/u.log. Ces résultats sont retrouvés lors de simulations avec un modèle élasto-visco-plastique.<br />Le comportement en fatigue est limité par le faible élancement des méso-fibres. Leur déchaussement rapide empêche l'arrêt de la coalescence des micro-fissures. Une corrélation forte existe entre la durée de vie en fatigue et l'état d'endommagement initial (lors d'un premier chargement statique). Une courbe de Wöhler corrigée est reconstruite connaissant le comportement statique caractéristique et l'état initial de déformation des corps d'épreuve.<br />Sous sollicitation de service, la fissuration fine et diffuse induite par l'efficacité du renfort multi-échelles n'est pas préjudiciable en environnement agressif. Une cicatrisation presque totale est observée en présence d'eau sur des corps d'épreuve pré-endommagés par fatigue et maintenus chargés en solution saline.