Résultats expérimentaux

5.2.3.1 Courbes force-déplacements

Tel que mentionné dans le Chapitre 3, l’instrumentation utilisée pour les essais de cisaillement consiste en deux LVDTs verticaux et un LVDT horizontal pour chacun des plans de cisaillement. Les résultats des essais de cisaillement ont été analysés surtout en fonction des déplacements verticaux pour établir des comparaisons avec la documentation (Higashiyama & Banthia, 2008; Mirsayah & Banthia, 2002). De plus, la présence de retenues verticales (illustrées par les plaques noires sur la Figure 5-2) limite les déplacements verticaux et horizontaux du spécimen. Le blocage vertical est désiré pour empêcher la rotation des extrémités du spécimen, cependant le blocage horizontal nuit à l’essai en limitant l’ouverture libre des fissures de cisaillement. En effet, en présence de ces retenues verticales, les déplacements horizontaux dépendent de la tension induite dans les tiges filetées et du coefficient de frottement entre le spécimen et la surface d’appui. Le blocage des déplacements horizontaux complexifie l’interprétation de ces résultats et il a donc été choisi de ne pas en présenter l’analyse.

La Figure 5-4 présente l’ensemble des courbes forces-déplacements obtenus des essais de cisaillement. Les déplacements verticaux ont été calculés en effectuant la moyenne des déplacements obtenus des 4 LVDTs. Tel que mentionné précédemment, les spécimens C3-60 et C4-60 ont été retirés des analyses étant donné la présence de fissures indésirables dans le bloc

central. Il est à noter que les orientations indiquées sur cette figure représentent des orientations théoriques, c’est-à-dire qu’elles représentent l’orientation de coupe des spécimens.

Figure 5-4: Courbe force-déplacement verticaux

Cette figure met en évidence la grande plage de résultats observés (augmentation de 160 % de la résistance maximale) pour les essais de cisaillement. Il est intéressant de constater que, contrairement aux essais de flexion et de traction, les spécimens de cisaillement sciés selon un angle de 30˚ présente des résistances maximales plus élevées que les spécimens sciés selon un angle de 0 ˚. Ceci s’explique par la présence d’une densité de fibre plus élevée dans ces spécimens tel qu’expliqué dans le Chapitre 4. De plus, la présence de perturbations dans les lignes d’écoulements du béton a induit une orientation des fibres plus favorables que celle attendue pour ces spécimens. D’un autre côté, les forces résiduelles après le pic de résistance sont peu affectées par la densité ou l’orientation des fibres.

5.2.3.2 Impact de l’orientation des fibres sur le comportement en cisaillement

Tel que présenté dans le chapitre 4, il s’est avéré que le comportement en cisaillement a présenté une meilleure dépendance envers la densité de fibres qu’envers l’orientation des fibres. Pour appuyer cette affirmation, la Figure 5-5 illustre la contrainte maximale (τmax) ainsi que la contrainte

pour un déplacement vertical de 0.5 mm (τ0.5) obtenu pour chacun des spécimens d’essai. Cette

figure met bien en évidence l’absence de corrélation claire pouvant être établie et le choix judicieux fait lors de l’analyse des résultats au Chapitre 4.

Figure 5-5: Contrainte de cisaillement en fonction du coefficient d'orientation des fibres

5.2.3.3 Mécanismes de rupture des plans de cisaillement

Lors de la réalisation des essais, il a été constaté que l’un des plans de cisaillement se déplaçait davantage en début d’essai et entrainait par la suite le deuxième plan. Afin de faciliter la compréhension du comportement observé, la Figure 5-6 illustre la progression d’une courbe force- déplacement vertical d’un spécimen typique en fonction du temps. Il est à noter que les deux courbes présentées sur cette figure correspondent chacune à un des plans de cisaillement d’un même spécimen.

En analysant la Figure 5-6, il est possible de constater que le plan identifié en noir est celui qui subit le plus grand déplacement au début de l’essai, soit dans l’intervalle de temps allant de 0 à 1140 s. Par la suite, dans l’intervalle de temps allant de 1140 à 1300 s, le plan identifié en noir atteint sa résistance maximale et présente une diminution progressive de résistance marquée par une grande augmentation des déplacements verticaux. Dans ce même intervalle de temps, la différence de déplacement entre les deux plans de cisaillement est grandissante. Dans l’intervalle de temps allant de 1300 à 1301s, le plan identifié en noir n’enregistre aucun déplacement supplémentaire tandis que le plan identifié en gris subit un grand déplacement. Par la suite, les deux plans montrent un déplacement vertical équivalent. Le comportement observé sur cette figure laisse entrevoir la possibilité d’une rupture non simultanée des deux plans de cisaillement. Les augmentations rapides des déplacements et la présence de chutes abruptes de résistance laissent présager des ruptures non simultanées des plans de cisaillement. Toutefois, les résultats recueillis au cours de ces essais ainsi que les observations effectuées en laboratoire ne permettent pas de confirmer cette hypothèse.

Une fois les essais réalisés, les plans de rupture des spécimens ont été analysés. Il a été constaté que dans la majorité des cas les fibres ont cédé et n’ont pas été arrachées de la matrice cimentaire. Boulekbache et al. (2012) ainsi que Charron et al. (2016) ont également noté la rupture de plusieurs fibres au lieu de leurs arrachements dans des essais de cisaillement. Charron et al. (2016) ont de plus observé une résistance en cisaillement presque identique pour deux BRF présentant un volume de fibres de 1 % et une résistance à la compression différente (58.5 MPa et 86.5 MPa). Ceci tend à confirmer l’hypothèse d’une rupture des fibres lors de l’essai et une moindre contribution de la matrice de béton. Finalement, la Figure 5-7 illustre des plans de ruptures analysés dans l’étude actuelle, une majorité de fibres a effectivement cassée lors de l’essai. Les fibres observées sur ces plans ne présentent pas d’extrémités crochetées et sont de faible longueur, confirmant ainsi leur rupture.

Figure 5-7: Surface de rupture de spécimens soumis à l’essai de cisaillement

5.3 Analyse des résultats d’essais mécaniques avec le code modèle du