Modélisation numérique de l'interface acier-béton : application au comportement des structures en béton renforcées par des aciers plats crantés

Depuis plusieurs annees, la societe MATIERE developpe un nouveau type de renforcement des structures en beton reposant sur l'utilisation d'aciers plats crantes en substitution des aciers ronds a haute adherence habituellement utilises. Ce travail entre dans le cadre du programme de Recherche - Developpement des techniques couvertes par les brevets de M. Marcel MATIERE. L'interet de ces nouveaux aciers plats crantes reside principalement dans leur geometrie qui permet d'envisager de nouvelles dispositions constructives associees a un gain sur l'epaisseur de beton, notamment au niveau de l'enrobage. Ces aciers sont principalement destines aux elements de type dalle ou aux voiles minces ou ils permettront de realiser les economies de beton les plus significatives. Cependant, aucune norme ou reglement ne prend en compte, a ce jour, ces nouveaux aciers. Une etude scientifique validee, principalement basee sur la modelisation numerique, s'est averee necessaire pour d'une part modeliser et comprendre l'interaction entre l'acier plat et le beton et, d'autre part, pour justifier que les methodes de calcul traditionnelles restent applicables a ce genre de renforcement. Dans le cadre de la problematique de la fissuration, une strategie de modelisation reposant sur une approche probabiliste multi-echelles a ete developpee. Cette approche multi-echelles ne consiste pas a developper une modelisation qui inclut, dans son formalisme, toutes les echelles, depuis l'echelle tres locale jusqu'a l'echelle globale (une structure complete), mais a developper une panoplie de modelisations qui apportent des informations pertinences a l'echelle d'analyse choisie. Quelle que soit l'echelle consideree, la modelisation est succeptible de donner des informations sur l'ouverture et l'espacement de fissures. L'aspect probabiliste est essentiellement lie a l'heterogeneite du materiau beton. Les modeles developpes permettent aussi de tenir compte des effets d'echelle, propres aux materiaux heterogenes, qui jouent un role preponderant dans le comportement des structures en beton. Le travail de recherche a donc consiste a developper des outils de modelisation du comportement d'interface en parfaite coherence avec l'echelle de modelisation des phenomenes envisages, notamment au regard des processus de fissuration des structures renforcees par aciers plats. La demarche scientifique s'est appuyee sur une identification des parametres de la modelisation par analyse inverse effectuee sur la base de resultats d'essais experimentaux realises sur de grands tirants en beton arme par aciers plats. Les outils de modelisation ont ensuite ete valides sur des modelisations du comportement en flexion de poutres-dalles de grandes dimensions comparees a des resultats d'essais experimentaux. L'ensemble des essais experimentaux, necessaires a cette etude, ont ete realises par Polytech' Clermont a la demande de l'entreprise MATIERE