Les caractéristiques les plus étudiées sont la résistance en traction et en compression du béton ainsi que les dimensions et la répartition des granulats dans la zone d interface
Figure 3-12 : Influence de la résistance en Figure 3-13 : Influence de la résistance en compression sur l’essai d’Eligehausen et al (1983)
3-2-a. Résistance en compression du béton
Barbosa et al (2008) se sont principalement concentrés sur le comportement « pré-pic » (partie où la contrainte d adhérence augmente avec le glissement Leurs résultats montrent que pour des barres identiques, la résistance de la liaison augmente avec la résistance en compression du béton (Figure 3-12). Eligehausen et al (1983) ont, quant à eux, étudié la réponse complète de la liaison. Ils ont ainsi pu remarquer que la contrainte maximale (au pic) de la liaison était proportionnelle à (Figure 3-13).
3-2-b. Résistance en traction du béton
Dans son approche, Tepfers (1979) propose deux solutions analytiques permettant d encadrer la valeur de rapport entre la contrainte d adhérence maximale et la résistance en traction du béton pour différentes géométries d éprouvette Pour une configuration donnée il suppose ainsi qu il existe une relation proportionnelle entre la contrainte et la résistance en traction Il confirme cette hypothèse sur une série d essais sur des éprouvettes possédant une épaisseur d enrobage de béton très faible (inférieure à deux fois la dimension du diamètre de l armature .
3-2-c. Mise en œuvre du béton
Certains auteurs se sont penchés sur le rôle de la direction de coulage du béton (Daoud et Lorrain, 2003) ou encore la qualité de l interface après séchage Söylev et Raoul, 2006). L influence de ces facteurs peut être représentée de manière globale comme cela est fait dans l Eurocode à l aide d un paramètre unique tenant compte de la qualité de la mise en œuvre. Il reste cependant délicat à identifier sur une structure de grandes dimensions où des hétérogénéités matériaux sont généralement observées.
Figure 3-14 : Evolution des lois de comportement en fonction du confinement extérieur (Malvar, 1992)
Figure 3-15 : Lois d’adhérence pour différents renforts secondaires (Eligehausen et al, 1983)
peut être obtenu de deux manières : soit par le bais d un chargement extérieur confinement actif soit à l aide de renforts secondaires qui empêchent le béton de se fissurer dans certaines directions (confinement passif).
3-3-a. Confinement actif
Lorsque le confinement est obtenu à l aide d un chargement extérieur, le béton est, en quelque sorte, précontraint. Sa résistance augmente, ce qui a pour conséquence de réduire son aptitude à se fissurer. Sur ses éprouvettes de très faible enrobage, Malvar (1992) a mesuré une contrainte d adhérence maximale d environ 11 MPa pour une pression extérieure de 3,5 MPa contre 20 MPa avec un confinement de 31 MPa (Figure 3-14). Pour cet essai, la résistance de la liaison croît donc avec la pression exercée sur l éprouvette La pression extérieure à laquelle est soumise l éprouvette va également s opposer à la décohésion entre l acier et le béton tout en limitant la fissuration du béton. La contrainte résiduelle (post-pic) augmente donc également.
3-3-b. Confinement passif
Au cours de leurs essais, Eligehausen et al (1983) ont fait varier la nature des renforts transversaux responsables du confinement passif de leurs éprouvettes (Figure 3-3). L apport de ces renforts additionnels barres et cadres permet de passer d une contrainte maximale de cisaillement de 6 MPa à une contrainte maximale entre 12 et 14 MPa (Figure 3-15) en fonction des caractéristiques des renforts utilisés (diamètre des barres compris entre 6 et 30 mm). Cette seconde forme de confinement joue un rôle comparable à un chargement extérieur. Il diminue les phénomènes de fissuration du béton en empêchant l expansion du béton par microfissuration (cadres) et en augmentant la résistance de l éprouvette dans la direction des sollicitations de traction (renforts).
3-4. Conclusions
On retient ici l influence de la rugosité de la barre et des caractéristiques matériaux du béton. Concernant l effet du diamètre du renfort, les différents résultats présentés ne sont pas réellement conclusifs. Enfin, le confinement du béton (contraintes de compression dans la direction normale aux aciers présence de cadres ) semble améliorer les caractéristiques de la
4. Lois d’adhérence proposées dans la littérature
Différents modèles empiriques de loi d adhérence sont présentés ici. Ils sont décomposés en deux classes en fonction de leur domaine d application. Les premières lois présentées s attachent uniquement à caractériser la phase pré-pic de la loi d adhérence alors que les lois suivantes proposent une représentation plus complète du comportement de l interface acier-béton. Chacune de ces lois fait intervenir différentes constantes numériques. Les valeurs proposées ici sont celles utilisées par les auteurs (dans une configuration précise).
4-1. Comportement pré-pic
Le modèle le plus simple est celui de Ngo et Scoderlis (1967) (Figure 3-16). Il consiste à représenter le comportement de la liaison par une fonction linéaire (équation (3-3)).
(3-3)
Le principal inconvénient de cette loi est de ne pas tenir compte de la détérioration progressive de la liaison. Pour cela, Khalfallah et Ouchenane (2007) ont ainsi proposé une loi bilinéaire (équation (3-4) et Figure 3-17).
pour pour
(3-4)
Avec MPa, MPa, mm et mm (Khalfallah et Ouchenane,
2007).
Figure 3-16 : Forme de la loi d'adhérence linéaire (Ngo et Scoderlis, 1967)
Figure 3-17 : Forme de la loi d'adhérence bilinéaire (Khalfallah et Ouchenane, 2007)
changements de mode d adhérence sans pour autant modéliser la décroissance des contraintes lorsque d importantes dégradations mécaniques ont eu lieu autour de la liaison.
pour pour
pour
(3-5)
avec MPa, MPa, mm, mm et mm (Kwak et Kim,
2001).
On peut alors imaginer des lois de plus en plus proches des courbes expérimentales en multipliant le nombre de segments. Cette démarche suppose cependant de fixer un nombre croissant de constantes difficiles à déterminer expérimentalement.
Il est aussi envisageable de représenter la phase croissante du comportement de la liaison à l aide d une fonction polynomiale Nilson propose ainsi l usage d un polynôme de degré 3:
(3-6)
avec , et des constantes positives permettant de passer par des points de la courbe définis au préalable. Dans (Nilson, 1968), ces trois points sont l origine du repère le maximum de la courbe ( MPa pour mm) et le dernier point de définition de la loi ( MPa pour mm). Cette forme de loi permet de représenter une partie de la phase adoucissante de la loi d adhérence
Figure 3-18 : Forme de la loi d'adhérence tri-linéaire (Kwak et Kim, 2001)
Figure 3-19 : Forme de la loi d'adhérence pour un polynôme de degrés 3 (Nilson, 1968)