Considération du coefficient d’orientation pour la conception méthodologie

Lors de la phase de conception, les corrections devant être appliquées sur le comportement en traction des spécimens de caractérisation sont inconnues. Actuellement, le MC2010 propose de modifier les contraintes de conception fFts et fFtu avec un facteur de correction d’orientation (K).

Toutefois, le MC2010 ne présente aucune indication claire sur les valeurs potentielles de ce facteur de correction. En fait, le MC2010 indique que l’effet de l’orientation des fibres peut être considéré en utilisant des spécimens de caractérisations représentatifs de l’élément structural à l’étude. La méthodologie qui suit a donc comme objectif de fournir des outils additionnels aux concepteurs désirant prendre en compte l’impact de l’orientation des fibres sur le comportement en traction et en flexion.

5.4.5.1 Essais de caractérisation

Tout d’abord, des essais de caractérisation doivent être réalisés afin de caractériser le comportement en traction du BRF1 à l’étude. Dans ce cas-ci, la méthodologie proposée se limite aux essais de caractérisation pour lesquels des corrélations entre le comportement mécanique et l’orientation des fibres ont été établies dans ce projet de recherche (essai de flexion 3 points et essai de traction directe).

D’autres types d’essais de caractérisation pourraient être utilisées dans le cas où les corrélations proposées dans ce projet de recherche (entre le comportement mécanique et l’orientation des fibres) sont validées ou que d’autres corrélations soient établies pour le type d’essai souhaité. Il est à noter que dans le cas où un spécimen de caractérisation est directement extrait de l’élément structural à l’étude (p. ex. essai de traction directe sur cylindre entaillé, essai DEWS), il est conseillé d’extraire le spécimen de caractérisation à proximité de l’endroit où s’est produit la rupture du spécimen et dans la zone sollicitée en traction. Une attention particulière devra ensuite être portée sur la

1 _{Voir limitations à la section 5.4.5.5. L’extrapolation de la méthodologie proposée à des BFUP doit être effectuée} avec prudence. Les corrélations établies dans ce projet de recherche entre le comportement mécanique et l’orientation des fibres devraient au préalable être validés sur le matériau étudié.

direction d’analyse de l’orientation des fibres qui devrait représenter la section soumise aux contraintes de traction principales.

5.4.5.2 Loi de comportement en traction

La loi de comportement en traction doit être déterminée avec des essais de caractérisation. Selon le type d’essai de caractérisation, la loi de comportement en traction peut être obtenue soit directement du comportement expérimental (avec un essai de traction directe) ou bien nécessitera la réalisation d’une analyse inverse (avec les essais de flexion en 3 points ou en 4 points). En remplacement d’une analyse inverse complète qui peut s’avérer fastidieuse et complexe, des lois de comportement simplifiées peuvent être utilisées et sont proposées par certaines normes (par exemple MC2010 (2010)).

Dans le même ligne de pensée que plusieurs normes actuelles (CSA A23.3-04 (2004); Eurocode 2 (2004), AFGC-BFUP, (2013)), il est conseillé d’utiliser la loi de comportement en traction caractéristique du béton étudié pour effectuer la conception.

5.4.5.3 Orientation des fibres – spécimens de caractérisation et éléments structuraux

L’orientation des fibres des spécimens de caractérisation et de l’élément structural à l’étude peuvent être déterminé des Tableau 5-5 et 5-6, respectivement. Dans le cas où l’orientation des fibres pour le spécimen de caractérisation ou pour l’élément structural n’est pas disponible dans ces tableaux, celle-ci peut être analysée directement sur les spécimens de caractérisation ou sur un corps d’épreuve de l’élément structural en question. Dans ce dernier cas, il est conseillé d’évaluer l’orientation des fibres à proximité du plan de rupture et dans la zone sollicitée en traction. Une attention particulière doit être portée à la direction d’analyse de l’orientation des fibres. Cette analyse doit être effectuée parallèlement à l’effort de traction principal.

5.4.5.4 Correction de la loi de comportement en traction

La loi de comportement caractéristique déterminée à partir des spécimens de caractérisation doit être corrigée afin de prendre en compte la différence d’orientation des fibres entre les spécimens de caractérisation et l’élément structural à l’étude. Dans ce cas-ci, la méthode de correction proposée est applicable soit à une loi de comportement en traction directe (obtenu d’un essai de traction directe), ou à des contraintes résiduelles (fR1 et fR3) obtenues d’un essai de flexion 3 points.

Pour un essai de flexion trois points dont le comportement en traction est déterminé à l’aide d’une méthode simplifiée utilisant les contraintes résiduelles fR1 et fR3 (par exemple MC2010), les

équations 5.17 et 5.18 peuvent respectivement être utilisées pour corriger ces contraintes résiduelles. Dans ces équations, les facteurs de corrections de l’orientations KR1 et KR3 sont calculés

à partir des équations 5.13 et 5.14 respectivement. En référence aux modèles simplifiés proposées dans le MC2010, les contraintes de conception (fFts et fFtu) pourraient par la suite être déterminées

en utilisant les contraintes résiduelles de flexion modifiées (fR1mod et fR3mod) qui considèrent

maintenant l’effet de l’orientation des fibres.

𝑓𝑅1𝑚𝑜𝑑= 𝑓𝑅1 𝐾𝑅1 (5.17) 𝑓𝑅3𝑚𝑜𝑑= 𝑓𝑅3 𝐾𝑅3 (5.18) Lorsque l’essai de caractérisation est un essai de traction directe, une approche simplifiée est utilisée. En effet, seulement un facteur de correction de l’orientation est nécessaire pour modifier le comportement en traction, soit K0.1 ou K0.5. Ces facteurs sont calculés à partir des équations

5.15 et 5.16 respectivement. Dans ce cas, le facteur de correction avec la valeur la plus restrictive est utilisé afin corriger l’ensemble de la loi en traction. Cette approche est conservatrice et permet de conserver une courbe de comportement en traction sans discontinuité, ce qui n’aurait pas été le cas en utilisant les deux facteurs de correction obtenus pour 0.1 (K0.1) et 0.5 (K0.5). Le

comportement en traction modifié (σstruct.) est donc calculé selon l’équation 5.19.

𝜎𝑠𝑡𝑟𝑢𝑐𝑡.=

𝜎𝑐ℎ𝑎𝑟𝑎𝑐𝑡

max (𝐾_0.1; 𝐾0.5)

(5.19)

5.4.5.5 Limitation de la méthodologie proposée

La méthodologie proposée comporte plusieurs limitations présentement étant donné l’établissement des corrélations proposées à partir d’un mélange de BRF spécifique. L’utilisation des corrélations établies doivent donc être faite avec prudence pour tous autres types de BRF ou pour des BFUP.

De plus, cette méthodologie s’applique plus particulièrement à des essais de caractérisation de flexion en 3 points et de traction directe. Toutefois, sous toute réserve, cette méthodologie pourrait

vraisemblablement s’appliquer aux courbes de traction directe obtenues par analyse inverse effectuée sur d’autres types d’essais de caractérisation.

5.4.6 Considération du coefficient d’orientation pour la conception –