1.4 Rupture par peeling-o
1.4.1 T ravaux expérimentaux
1.4.1.1 Renfor ement par plaques en a ier
Suite à l'apparition de la rupture de type peeling-o dans les poutres en béton armé
renfor ées par des plats en a ier ou en matériaux omposites, ertains her heurs ont
proposé des règles qu'ils ont établies à l'aide de résultats expérimentaux pour prévenir
ette rupture. Par exemple, Swamy et al. (1987) ont re ommandéque le rapportlargeur
sur épaisseur des renforts en a ier ne doit pas être inférieur à 50, tandis que la limite
orrespondanteproposée par Ma Donald (1982)est de 60. Raoofet Hassanen(2000) ont
on rmé que si lerapportlargeur de plaque en a ier sur épaisseur est supérieur à60 (Ils
ontdisposépour elade 109résultatsexpérimentaux), ommeM .Donaldl'avaitproposé,
la for e de ruine due au peeling-o est supérieure à elle al uléeà l'aide du moment de
exion.
lemomentde peeling-odelapoutre renfor éepar plaquea ier peutêtre pluspetit
que lemomentde exion de lapoutre non-renfor ée
Le rapportentre lemoment de peeling-o etle momentde exion de lapoutre BA
renfor ée(sans onsidérerl'eet depeeling),
µrp
,autrementditla apa itéportante de lapoutre, augmentelégèrement lorsque la résistan e du béton roît,
lorsque lalargeur de la poutre etde laplaque augmente,
lorsque l'épaisseur de la plaque diminue,
lorsque la largeur de la plaque par rapport à elle de la poutre baisse pour une
épaisseur onstante de plaque.
Lesessaissontnormalementréaliséssurlespoutressainesrenfor ées,maisenréalité,
les poutres des ouvrages que l'on doit renfor er sont ssurées. Pour ela, ils ont
onsidéré le as d'une poutre ssurée et ils ont montré que les résultats obtenus
pour des poutres non- ssurées sont du té de la sé urité. Pour tous les essais (84
poutres) lafor ede ruineexpérimentale de peeling-o est toujoursplus grande que
la harge minimalede peeling-odéterminée ave la méthode proposée.
Jansze et al. (1996) ont remarqué que lorsque l'on réduit la longueur de la plaque,
la harge maximalesupportée diminue à ause de l'augmentationde la ontrainteà l'ex-
trémité de la plaque. De plus ils ont montré que la harge ultime n'est pas sensible à la
fatigue en exion. Le mode de rupture des poutres BA renfor ées lorsde leur ampagne
expérimentale étant de type peeling-o, ilsont proposé d'utiliserun système d'an rage à
l'extrémité de la plaque de renfor ementdans le but de provoquer un mode de ruine par
délaminageplusdu tilequelemodede ruineparpeeling-o(fragile).Ilsont onstaté que
la ssure de peeling-o apparaît dans e as-là mais sa progression est empê hée par les
boulons.
1.4.1.2 Renfor ement par plaques en matériaux omposites
Les matériaux omposites ou PRFC/PRFV (Polymères Renfor és de Fibre de Car-
bone/Verre) présentent ommenous l'avons déjàé rit un ertainnombre d'avantagespar
rapport à l'a ier lorsqu'ils sont utilisés pour le renfor ement par ollage. Ils sont plus
fa iles à mettre en oeuvre ar plus légers (densité aux alentours de 1500 kg/m3) et non
orrodables pour ne iter que leurs prin ipauxpointsforts.
Nousavons déjà mentionné que Raoof et Hassanen (2000) ont montré que si le ratio
entre la largeur de plaque en a ier et son épaisseur est supérieur à 60, le moment de
peeling-o est supérieur au moment de exion. Néanmoins, ils ont exploité les résultats
expérimentaux de la littérature pour le as du renfort omposites (19 poutres) et ils en
ont déduit que ette limite n'est plus valable dans e as-là. Ils expliquent ela par un
modulede Youngdiérentet larésistan e àlatra tiondes matériaux omposites quiest
beau oupplusélevéeque elledel'a ier(RaoofetHassanen,2000).Deplus,en omparant
les résultatsanalytiques etexpérimentaux ilsont déduitque lemomentde peeling-ode
la poutre renfor ée est plus grand que le moment de exion de la poutre non-renfor ée
dans le as d'un renfort par plaque en matériaux omposites.
Des études expérimentales sur des poutres endommagées etrenfor ées par matériaux
omposites ont été faites par Benjeddou et al. (2007). Ils ont pris en ompte diérents
du renfort,la résistan e du béton et ilsen ont déduitque leseul paramètrequi ae te le
mode de rupture est la largeur du renfort. Ils ont en eet on lu que lorsque la largeur
du renfort est assez grande, le mode de rupture est de type peeling-o, et, la raison en
est que l'adhéren e peut être su sante entre le béton et le renfort alors que dans le as
d'un renfort ave une largeur relativementpetite ette adhéren e est moins performante
e qui onduit à un mode de rupture par délaminage du renfort. Ils ont ajouté que la
è he ultime et don la du tilité des poutres baissent lorsque le degré de renfor ement
augmente. Deplus, le omportementdelapoutreendommagéerenfor éepassed'un om-
portement élasto-plastiqueà un omportement élastique. Un autre résultat de es essais
est quelerenfor ementde lapoutre par matériaux ompositesaugmente saperforman e
( ara téristiques mé aniques) de l'ordre de 50%, quelque soit son degré d'endommage-
mentavantle renfor ement etquelque soitla résistan edu béton.De plus, ilsont déduit
de leur étudequele omportementd'unepoutre aprèsrenfor ementest identiquelorsque
l'on ompare une poutre saine et une poutre présentant un degré d'endommagement de
80%. Cela signi e que lorsque la poutre n'a pas atteint son seuil d'élasti ité on peut la
onsidérer omme une poutre non- ssurée. Ensuite, on voit que l'augmentation de la ri-
gidité de lapoutre endommagéerenfor ée est seulement due àla ontributiondu renfort.
Pour nir ilsontremarquéque pour augmenterla apa ité portantede lapoutre,ilsu t
de préparer un renfort ave une largeurégale àla moitié de lalargeur de lapoutremais,
si le but est d'augmenter larigidité, ilfaut augmenter lalargeur de la bande. Pour ette
étude lesauteurs ont testé 8poutres.
D'après Sharif et al. (1994),le omportement du tile des poutres ssurées renfor ées
par plaques en matériaux omposites est inversement proportionnelà l'épaisseur du ren-
fort. De plus, ils ont observé que la limite élastique de la poutre ssurée renfor ée et sa
apa ité portante sont plus grandes que elles de la poutre non-renfor ée. Ils ont aussi
remarquéquelemé anismede ruinedépend del'épaisseur de laplaque. Pour des plaques
relativement min esles ontraintes normale et de isaillementà l'extrémité de laplaque
sont faibles et la rupture se fait dans la plaque, alors que pour des plaques épaisses es
ontraintes augmentent etla rupture est de typepeeling-o.
Ashouretal.(2004)ontrenfor édespoutres ontinuesave desplatsdePRF.Dans es
essais les poutres sont posées sur 3 appuis simples etelles subissent une for e on entrée
aumilieude haquetravée.Lerenfor ementest onstituéde3plats,2surlafa einférieure
à mi-travée et 1 sur la fa e supérieure dans la région entrale de la poutre. Le mode de
rupture pour la plupart des essais est le peeling-o mais ils ont onstaté que la harge
de rupture est juste un peu plus petite que la harge de rupture onventionnelle. Ils ont
aussiremarquéquel'augmentationdelalongueurdesrenfortspour ouvrirtoutelatravée
n'empê hait pas la rupture par peeling-o.
L'eet des propriétés de la olle entre le béton et le renfort sur la performan e des
poutresBArenfor ées aétéétudiéparGaoetal.(2004).Pour elailsontmodi élarésine
époxy en y in orporant du aout hou liquide. Ils ont observé que ette modi ation de
la olle améliore le omportement des poutres en augmentant la harge de rupture et la
du tilité. Cela est dû à la modi ation de l'état de ontrainte tout au long du renfort
et surtout de la on entration de ontrainte à l'extrémité de la plaque. En ee tuant
une analyse numérique par ANSYS ils ont montré que la on entration de ontrainte à
1.4.1.3 Renfor ement soit par a ier soit par PRF
Yaoet Teng (2007)ontréalisé une ampagneexpérimentale omprenantdes essais de
exion troispointsetquatrepointsave desplaquesde renfor ementen a ierouenPRF.
Dans leurs essais, l'extrémitéde la plaque subissaitsoit lemoment de exion soitl'eort
tran hant.Ilsontobservéquelafor ede rupture diminuelorsque laraideurdurenfort et
l'épaisseur du béton d'enrobageaugmentent.Dansle as oùlalargeurdu renfortest plus
petite que elle de la poutre, le renfort a un eet négatif sur la apa ité portante de la
poutre;autrementdit,la hargede rupturedelapoutrerenfor éeestplusfaiblequepour
elle de lapoutre non-renfor ée. Selon ette étude, larésistan e du béton en isaillement
détermine laborneinférieurede rupture par peeling-ooudélaminageàl'extrémitéde la
plaque. De plus ilsont remarquéque lespoutres ayant été renfor ées par une plaque ne
qui se terminedans la zoneoù le momentde exion est onstant assent pour un niveau
de harge plus bas que lespoutresnon-renfor ées.