– Le chapitre 2 présente la revue de littérature sur laquelle se base le projet de re- cherche.
– Le chapitre 3 présente l’organigramme du projet de recherche, le programme ex- périmental, l’optimisation d’une formulation de béton autoplaçant (BAP) léger, la fabrication des poteaux en BAP léger, ainsi que le montage expérimental. Ce cha- pitre présente également la collecte et la visualisation des données pour le modèle prédictif d’apprentissage automatique.
– Le chapitre 4 (article 1) présente les résultats expérimentaux des essais sur 13 po- teaux circulaires en béton léger armé de PRFV. Les performances des spécimens testés ont été comparées à celles des poteaux en béton de densité normale dans la littérature. Ce chapitre présente également les diagrammes d’interaction charge axiale-moment théoriques et expérimentaux des spécimens testés.
– Le chapitre 5 (article 2) présente les résultats expérimentaux des essais sur 11 po- teaux en béton léger armé avec des armatures de polymère renforcé de fibres de verre (PRFV) et de polymère renforcé de fibres de basalte (PRFB). Ce chapitre présente
6 CHAPITRE 1. INTRODUCTION également les diagrammes d’interaction charge axiale-moment élaborés à partir du bloc rectangulaire de contraintes modifié des spécimens testés.
– Le chapitre 6 (article 3) présente la collecte de données expérimentales, et le déve- loppement d’un modèle d’apprentissage automatique pour prédire la charge axiale maximale de poteaux en béton armé de PRF. Les paramètres les plus importants pour prédire la charge axiale maximale des poteaux en béton armé de PRF ont été également présentés dans ce chapitre.
– Le dernier chapitre présente les conclusions du projet de recherche et formule des recommandations pour les travaux futurs.
CHAPITRE 2
REVUE DE LITTÉRATURE
La revue de littérature sur les bétons autoplaçants (BAP), les BAP légers, les matériaux composites de polymère renforcé de fibres (PRF) est organisée comme suit : une brève et succincte introduction sur chaque élément ainsi que leur développement et application. Ensuite, quelques travaux portant sur les poteaux courts en béton armé seront présentés, ainsi que l’application des algorithmes d’apprentissage automatique pour la prédiction du comportement de poteaux en béton armé.
2.1
Bétons autoplaçants
2.1.1
Introduction
Les bétons autoplaçants (BAP) constituent l’une des dernières évolutions en date dans le domaine du béton. Ils peuvent être considérés comme les bétons du futur [Geiker, 2014]. Un BAP est un béton hautement fluide, mais stable, qui peut rapidement être mis en place, remplir le coffrage et enrober l’armature, le cas échéant, sans autre consolidation mécanique ni occasionner de ségrégation importante de ses constituants [CAN/CSA A23.1- 14/A23.2-14, 2014 ; Kosmatka et al. 2011]. Les matériaux utilisés pour la confection des BAP comprennent le ciment, les granulats, l’eau, les ajouts cimentaires et les adjuvants chimiques. L’utilisation d’adjuvant chimique est essentielle pour augmenter la maniabilité et réduire la ségrégation pendant la fabrication du BAP.
2.1.2
Développement et applications des bétons autoplaçants
Le béton autoplaçant a été développé au Japon en 1988 par Okamura afin de répondre aux besoins de construction de structures durables en béton [Okamura et al., 2000]. La reconstruction d’après-guerre dans les années 60 a conduit à un bond dans la construction de bâtiments et d’infrastructures. En effet, le Japon se situe dans une région sismique majeure et la plupart des structures devraient être fortement armées pour résister aux tremblements de terre, en particulier pour les joints de poteaux-poutres. En raison de ces situations et de la nécessité d’une livraison rapide des projets, de nombreuses structures ne pouvaient pas être construites avec suffisamment de béton vibré. En une décennie ou deux, de nombreuses structures en béton armé se sont détériorées. Pour résoudre le problème de durabilité des nouvelles constructions en béton, un projet a été initié par H. Okamura de l’Université de Tokyo. Son enquête a révélé qu’un serrage insuffisant du béton était la cause
8 CHAPITRE 2. REVUE DE LITTÉRATURE la plus fréquente de détérioration des structures en béton et suggérait des formulations de béton «auto-compactant» [Kuroiwa et al., 1993; Li, 2011]. Il fallait donc trouver un béton très fluide qui puisse s’écouler sans difficulté dans les coffrages [Li, 2011].
Un béton, pour être considéré comme béton autoplaçant, doit remplir les critères sui- vants [Neville and Brooks, 2010] : la capacité d’écoulement, la capacité de passer entre des armatures rapprochées, et la résistance à la ségrégation. Les moyens pour parvenir à l’auto consolidation sont : l’utilisation de plus de fines inférieures à 600 µm, une viscosité appropriée obtenue par un agent de contrôle, un rapport eau/ciment d’environ 0,4, l’utili- sation d’un superplastifiant et de granulats de texture et forme adéquate et moins grossiers que d’habitude (50% en volume de tous les solides). Ces caractéristiques favorisent une microstructure plus uniforme et une zone d’interface moins poreuse.
Le béton autoplaçant présente plusieurs avantages parmi lesquels [ACI 237R-07, 2007] : – Économie dans les équipements et dans la main-d’œuvre ;
– Possibilité de développer des bétons ayant des propriétés mécaniques bien définies et qui ne dépendront pas de la méthode de vibration ;
– Gain dans le processus de construction ;
– Facilité à fabriquer des pièces très armées ou ayant des coffrages complexes, tout en assurant une bonne qualité du béton ;
– Permettre plus de flexibilité pendant la mise en place du béton ;
– Réduire le bruit sur le chantier (particulièrement critique dans les zones urbaines et pour les sections nécessitant de fortes vibrations de consolidation) ;
– Diminuer les blessures des employés en facilitant une sécurité dans l’environnement de travail ;
– Permettre plus de flexibilité pour le ferraillage des barres d’armature ;
– Créer des surfaces lisses exemptes de nids d’abeille, de signes de ressuage et de décoloration, obtenues en utilisant un BAP bien formulé, et un coffrage de haute qualité avec un agent de démoulage adéquat ;
– Éliminer le besoin de matériaux, tels que les sous-couches, qui sont utilisées pour niveler et préparer les substrats des matériaux de revêtement de sol finaux, tels que les tapis et les carreaux, chaque fois que les normes et règlements le permettent. En raison de ses avantages, les bétons autoplaçants ont été largement utilisés dans la construction d’immeubles, de ponts, de tunnels et de structures offshores [Ouchi, 2001]. En Amérique du Nord, les BAP sont utilisés pour la préfabrication d’éléments structuraux en béton afin d’éliminer le besoin de consolidation mécanique et les nuisances sonores associées à la mise en place du béton ordinaire [Yahia and Aïtcin, 2016]. Au Canada, plus
2.2. BÉTON LÉGER DE STRUCTURE 9