2.4 V alidation à partir d'essais issus de la littérature
3.1.3 T enue de l'interfae brique/mortier
Le modèled'ouverturedesjointsdéveloppédansettethèse estalimenté pardiérents
paramètresquesontlalimiteàruptureentration
f t
,laohésionc
etl'angledefrottementφ
.Il est don néessairede aratériserexpérimentalement esparamètres.3.1.3.1 Contrainte ultime en isaillement
L'étude expérimentale de la tenue en isaillement d'assemblages maçonnés a déjà été
menéepardenombreux herheurs. Plusieurs auteursonteetuédesaratérisationssoit
sur des éhantillons de maçonnerie omportant plusieurs joints horizontaux et vertiaux
[Lourenço et al.,2004℄,soitsurdeséhantillonsomposésd'unseuljoint[Raard etal.,2001 ,
Riddingtonet Juke, 1994 ,Abdouet al., 2006 ℄.Lagure 3.12présente lesessais
lassique-ment renontrés dans la littérature : les éhantillons se omposent alors de deux (
ou-plet), trois( triplet) ou quatredemi-briques.
Figure 3.12 Exemples d'essaispour l'étude duomportement enisaillement d'après
[Abdouet al.,2006 ℄.
Les essais évoqués i-dessus ont été onduits à température ambiante. Pour simuler
orretementleomportement dupiédroit,ilestnéessairedeprendreenomptel'eetde
latempératuresurlatenue méaniquedel'interfae.Cependant omptetenudes
tempéra-tures d'essaisrequises (supérieures à1000C), peude matériauxet de systèmesde serrage
permettent de réaliseres essais, qui plus est dans un espae réduit en raison de lataille
desfours.
Cetravails'estdon orienté versdesessaisombinés deompression/isaillement, plus
rapidesà mettreen ÷uvredansleadrede ette thèse.L'essai onsiste enlaompression
d'un éhantillon prismatiquequi ontient un joint de mortier inliné d'un angle
α
ommeshématisésurgure3.13,eteàtroistempératuresdiérentes(800,1080et1350C).Tous
leséhantillons sonthauésjusqu'à1000Coùilssont maintenus pendantuneheure, puis
sont amenés à la température d'essai où un deuxième palier de 30 min est eetué avant
lehargement jusqu'àrupture.
Dans le but de hoisir les meilleures inlinaisons, les ontraintes normales et
tangen-tiellesontétédéterminéesdanslerepèreloaldujointdemortier.Letenseurdesontraintes
deet essais'érit danslerepèreglobal :
Σ =
0 0 0 0 σ 0 0 0 0
(3.5)Ce tenseur permet de dénir une ontrainte normale
σ n
et une ontrainte tangentielleτ
s'exerçantàl'interfae.Laontrainte normaleestlaprojetionduveteurontrainte
T
surlanormaleà l'interfae.Elle s'exprime souslaforme :
σ n = T · n avec T = Σ · n
(3.6)Laontraintetangentielle
τ
s'exerçantsurunefaetteestlaprojetionduveteurontraintesur ette interfae, 'est-à-dire sur le plan de normale
n
. Les ontraintes tangentielles et normales s'expriment alors dansle repèreloalsous laforme:
σ n = cos(α) 2 σ τ = cos(α) sin(α)σ
(3.7)
L'évolution deesontraintesest représentéesurlagure3.14enfontion del'inlinaison
dujoint par rapportàl'horizontal pour uneontrainte
σ
unitaire. Les inlinaisonsont été hoisies de telle manière que la ontrainte de isaillement soit supérieure à la ontraintenormale,toutenprenantgardeàequeleséhantillonspuissent êtreusinéset plaésdans
le four. Les angles de 45, 55et 65ont été retenus. Les trois éhantillons ont alors été
solliitésjusqu'àrupture pourhaque température.
α a
a
35 mm
4 mm 45
55 α (°)
71 87 h (mm) 15
15 a (mm) Éprouvette 1
Éprouvette 2
65 15 115
Éprouvette 3 h
n
Figure 3.13 Éhantillons pourles essais ombinés ompression/isaillement.
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Contrainte (MPa)
Inclinaison (°) σ n
τ
Figure 3.14 Évolution desontraintes normaleet tangentielle enfontion de
l'inlinaison de l'interfae.
Apartir deseortsenregistréspendantlesessais,lesontraintesnormale
σ n
ettangentielleτ
ultimessontaluléesdanslerepèreloal.L'évolutiondeesontraintesultimes(pourlesdiérentes inlinaisons) estreportée surla gure3.15 pour les troistempératures d'essai.
Unerégressionlinéairesuresdiérentesourbespermetd'obtenirlesparamètresduritère
deMohr-Coulomb(équation2.31)enfontiondelatempérature.Lesvaleursobtenuessont
résumées dansletableau dela gure3.15.
Dans la littérature, les valeursde
tan φ
, à température ambiante, sont habituellement omprises entre 0,7 et 1,2 selon les matériaux utilisés [Abdouet al.,2006 ℄. Les valeursidentiéespar esessais sontdon toutà faitohérenteset ilonvient denoter quel'angle
de frottement semble être peu dépendant de latempérature. Quant aux valeurs de
0
Figure 3.15 Identiation desparamètres de Mohr-Coulomb à diérentes
températures.
sion identiées, elles diminuent ave latempérature mais restent globalement faibles. Ces
essais permettent de valider l'hypothèse de rupture à l'interfae hoisie pour le modèle
puisque pour tous les éhantillons, le plan de ssure se loalise à l'interfae supérieure
brique/mortier (gure 3.16). Maintenant que les paramètres du ritère de rupture en
i-saillement sont identiés, latenue de l'interfae entration val'être également.
Figure 3.16 Mode de rupturedeséhantillons ave joint de mortierinliné.
3.1.3.2 Contrainte ultime en tration
Deuxphénomènesprovoquentl'ouverturedesjointsàl'interfae:l'unassoiéàune
rup-tureenisaillementet l'autre àune ruptureen tration[Lourenço, 2002℄. Diérentsessais
ontétédéveloppéspouraratériserlatenueentrationdesinterfaesbrique/mortier.Cela
inlutlesessaisdeexion(troispoints,quatrepoints)[Shubert et Hetzemaher,1992℄,des
essaisdetrationindirete(fendage)[Drysdaleet al.,1979 ℄ouenoredesessaisdetration
direte [Almeidaet al.,2002 ℄. L'essai de tration direte est le plus représentatif du
phé-nomène de tration mais reste très déliat à réaliser. Un essai de tration réussi onsiste
en l'appliation d'une ontrainte uniaxiale an d'éviter tout eort de exion ou de
tor-sion parasite. Les éarts sont essentiellement ausés par des systèmes d'amarrage qui ne
sont pas alignés, un axe de la tête d'éprouvette qui ne oïnide pas ave elui des mors,
ou enore par une dissymétrie de l'éprouvette [Massard, 2005 ℄.Dans l'artile de Almeida
[Almeidaet al.,2002 ℄,unrésumédesdiérentesméthodesdetrationdireteestprésenté.
Le système utilisé le plus simple est un montage où les briques sont boulonnées au
sup-port. D'autres auteurs optent pour leollage desbriques au supportomme les essais
dé-veloppésau Grouped'Etude desMatériaux Hétérogènes [GhassemiKakroudi etal.,2008 ,
GhassemiKakroudi et al.,2009a ,Ghassemi Kakroudiet al.,2009b ℄.Ennertainsauteurs
utilisentunsystèmeoriginal oùlesbriquessont roiséesand'exereruneortde tration
àpartir d'unemahineappliquant un hargement de ompression. Cesmultiples systèmes
de xationsont illustrés sur lagure3.17. Il està noter quetous esessais sont eetués
àtempérature ambiante.
Figure 3.17 Diérentes méthodesde xationpour lesessais de trationdirete.
Desessaisdetrationàhautestempératures(supérieuresà1000C)ontétédéveloppés
auCentredesMatériaux de l'ÉoledesMines de Paris ou enorehez ICAR. Lemontage
onçu au Centre des Matériaux, onsiste en l'utilisation d'un système de hargement
in-versé et d'unegéométrie d'éprouvette de tration originale. En eet,la tendane atuelle
onsisteàdévelopperdeséprouvettesirulaires ave unépaulement prisdansledispositif
d'attahe(typeosdehienouqueued'aronde)[Massard, 2005 ℄.L'usinagedetelles
éprouvettes estomplexe et n'ajamaisété utilisé pour faire desessaissurdes ouplets.
Dans le adre de ette thèse, un essai de tration relativement simple a été développé
and'estimerlatenue méaniquedel'interfae.L'essai onsisteàimposerundéplaement
uniaxial sur deux âbles ollés au ouplet (gure 3.18). Cet essai a été réalisé à
tempé-rature ambiante maisl'objetif est de l'eetuer à hautes températures. Cet essaipermet
seulementd'obtenirlaontrainteàrupturepuisquelaréponsemesuréemélangele
ompor-tementdu âble, desbriques,dumortier ouenore eluide laolle.Cependant l'avantage
majeur de ette expériene est l'auto-alignement des âbles du fait de leur exibilité, e
quiengendreuneontrainte uniaxialesitoutefoislesfaesdesbriquessontparallèlesetles
perçagesalignés.
mortier colle câble
brique
Figure 3.18 Shéma del'essai detration réalisé àtempérature ambiante.
La limite à rupture obtenue pour l'interfae brique/mortier est alors de 0,2 MPa. Cette
valeur onrme la faible tenue de l'interfae, puisquele plan de ssure se loalise aussià
l'interfae.Uneétudedeetypedemortieravaitdéjàétéeetuéesuruneautreokerieet
lalimiteàruptureenexiond'unbarreaudemortieruità1100Cétaitd'environ0,6MPa
[Piavet, 1997 ℄,'est-à-direunevaleurextrêmementfaible.Cerésultatonrmel'ordrede
grandeur obtenu à froid. Finalement, la valeur de 0,2 MPa sera retenue dans la suite de
l'étude.