COMPORTEMENT EN FLEXION DES MURS EN MAÇONNERIE

COMPORTEMENT EN FLEXION DES MURS EN MAÇONNERIE : 

Le comportement hors plan est essentiellement une conséquence du comportement dans le plan. En effet, un exemple simple, la résistance d’une poutre sous flexion 3 ou 4 points est la conséquence de la résistance à la traction par flexion. Normalement, la résistance à la traction par flexion est plus importante que celle obtenue sous traction directe. Le comportement non linéaire de maçonneries sous traction directe a été étudié par Pluijm (PLUIJM, 1997). Il est noté que le comportement hors plan est considéré plus fragile que celui dans le plan, et donc plus difficile à caractériser expérimentalement ; mais aussi numériquement. La stabilité des murets en maçonnerie de brique, chargés latéralement dépend de leur résistance à la traction par flexion. Cette résistance dépend des facteurs qui conditionnent l’adhésion brique mortier.

Si un mur est appuyé horizontalement sur sa barre supérieure et inférieure, sa résistance latérale dépend de la résistance à la traction par flexion développée à travers le joint. Si en plus, il est appuyé latéralement sa résistance latérale dépend aussi de sa résistance à la traction par flexion développée le long de la direction perpendiculaire au lit de joint (voir figure 2.5). Cette résistance est généralement trois fois plus grande que celle à travers les joints si l’adhésion (mortier-brique) est bonne. La résistance à la flexion parallèle au lit du joint est conditionnée par la résistance à la traction par flexion des briques. Si l’adhérence est mauvaise, cette résistance est conditionnée principalement par la résistance au cisaillement développée dans le joint à l’interface brique-mortier (PAGE et HENDRY, 1987).

En particulier le comportement de la maçonnerie dans la direction de la flexion verticale est très complexe. En effet, pour la flexion horizontale, on n’observe qu’un seul mode de rupture, la ligne de fissure apparait dans les joints d’assises (joints horizontaux) (Figure. 2.6a). Tandis que pour la flexion verticale, deux modes de rupture, qui dépendent des résistances relatives des constituants de la maçonnerie, sont possibles. Le premier traduit une rupture ou « ligne de fissure» en adéquation avec une vision homogénéisée du milieu (Figure. 2.6c), l’hétérogénéité du milieu n’est pas mise en exergue. Le second se traduit par une ligne de rupture en escalier, sous forme de zigzag ou forme dentée (Figure. 2.6b). Ce second mode traduit clairement la discontinuité du matériau, l’échelle de la brique constitutive et celle du mortier sont clairement identifiées. Pour les murs dont la résistance d’adhérence du mortier est relativement forte par rapport à la résistance des briques constitutives, la ligne de rupture va avoir tendance à apparaître comme une fissure verticale au travers des briques et des joints verticaux (Figure. 2.6c). La rupture de type zigzag alterne la propagation de fissure le long d’un joint vertical puis le long d’un joint d’assise (Figure. 2.6b).

Flexion bi-axiale : Un mur travaille à la flexion bi-axiale lorsqu’il est en appui sur 3 ou 4 de ses extrémités ou bords (Figure. 2.7) (DRYDSAKE et coll., 1988), ou bien lorsqu’il porte sur 2 bords adjacents. Le mécanisme de rupture des murs sous flexion bi-axiale est très complexe car sous cette condition de charge, la distribution du moment de flexion n’est pas monotone ; mais varie à travers le panneau. Les modes de rupture caractéristiques dépendent, des dimensions du panneau, des conditions aux limites, ainsi que des résistances relatives des unités (briques, blocs) et joint d’adhésion ou mortier.

Lors de l’élaboration de cette synthèse bibliographique, nous nous sommes rendu compte que la maçonnerie réagit comme le béton ordinaire ; elle possède une bonne résistance en compression, modérée jusqu’à mauvaise en cisaillement mais faible en traction. Étant donné l’hétérogénéité des matériaux, il n’est pas possible de déterminer les caractéristiques de la maçonnerie à partir de l’étude isolée des matériaux qui la composent. C’est pourquoi les règlements proposent la réalisation d’essais, sur de petits prismes ou des murs composés de quelques pièces. Les résultats obtenus de notre recherche nous permettent de retenir les enseignements suivants :

– Influence de la nature du support, – Influence de l’épaisseur du joint. – Influence de la nature du joint de mortier.

– Influence de l’angle du joint par rapport au type de chargement

Les modes de ruptures montrent que la résistance de l’ensemble, dépend des résistances des constituants (support et joint) et des conditions aux limites. En effet, dans le cas d’un joint plus résistant que les briques, ces dernières sont traversées par les fissures qui cèdent en premier et par voie de conséquence l’ensemble s’écroule. Par contre, avec un joint moins résistant que le support, la fissuration des murets commence généralement au niveau du joint. De plus, un bord soutenu, introduit des effets de cisaillement et donc l’apparition des fissures en diagonale. Des modèles sont actuellement en vogue utilisant des logiciels comme le 3DEC utilisant la méthode des éléments distincts et qui présente des résultats se rapprochant de ceux obtenus de manière expérimentale. Pour notre programme expérimental, on prévoit la réalisation de murets-tests en vue de vérifier l’influence de l’épaisseur et la nature du joint sur le comportement de la maçonnerie sous sollicitation en flexion. On va s’intéresser aux mortiers à base de ciment et mortier bâtard avec variation de l’épaisseur du joint (5, 10 et 15 mm) en soumettant les corps d’épreuve aux deux directions : murets où les charges sont perpendiculaires au lit de joint (FY) et murets où les charges sont parallèles au lit de joint (FX).

Composition des mortiers utilisés Le tableau 3.4, présente les différents dosages en liants, mélangés dans 1 m3 de sable sec. La quantité d’eau de gâchage est obtenue par l’essai de consistance normale.

Essais sur les mortiers (EN 196-1) Des essais ont été réalisés sur les mortiers pour définir les résistances à la compression et à la traction (norme EN 196-1). 24 éprouvettes 4x4x16 cm3 ont été confectionnés et soumises à la L’essai de traction par flexion de trois points et à la compression. Les résultats obtenus sont regroupés dans le tableau 3.5 et sont le résultat de la moyenne de 24 échantillons.

L’équipement nécessaires pour l’essai : Des moules normalisés permettant de réaliser 3 éprouvettes prismatiques de section carrée 4cm×4cm et de longueur 16cm (figure 3.4). Un appareil à chocs permettant d’appliquer 60 chocs aux moules en les déplaçant horizontalement de 15 mm± 0,3mm à la fréquence d’un choc par seconde, pendant 60 secondes. Une machine d’essais de résistance à la flexion permettant d’appliquer des charges jusqu’à 10 kN avec une vitesse de mise en charge de 50 N/s ± 10N/s et une machine d’essais à la compression permettant d’appliquer des charges jusqu’à 150 kN.

Conduite de l’essai : La norme EN 196-1 décrit de manière détaillée le mode opératoire concernant cet essai. Le mortier préparé comme indiqué, on remplit les 3 compartiments du moule. Le serrage du mortier dans le moule est obtenu en introduisant le mortier en deux couches successives dans chaque compartiment et en appliquant 60 chocs. Après quoi le moule est arasé, recouvert d’une plaque de verre et entreposé dans la salle à la température ambiante ou dans une armoire humide. Entre 20 et 24 h après le début du malaxage, ces éprouvettes sont démoulées et entreposées dans l’eau à 20° C ± 1° C jusqu’au moment de l’essai. Le jour prévu, les 3 éprouvettes sont rompues en flexion et en compression. Les normes ENV197-1 et NFP 15-301 définissent les classes de résistance des ciments d’après leur résistance à 2 ou 7 jours et 28 jours. Ces âges sont donc impératifs pour vérifier la conformité d’un ciment. Si des essais sont réalisés à d’autres âges, ils devront être réalisés dans les limites des temps indiquées dans le tableau 3.6.

CONCLUSION GENERALE

Au cours de ce travail de recherche, nous nous sommes rendu compte que la maçonnerie a une faible résistance à la flexion , provoquant une rupture le long de la ligne perpendiculaire aux lits des joints ou une rupture parallèle aux lits des joints. La comparaison des résultats avec celle de compression a confirmée le caractère fragile de la maçonnerie sous sollicitation de flexion. Nous avons constaté que les murets présentent une résistance à la flexion supérieure à ceux proposées par l’EUROCODE 6 sauf pour quelques murets de type FX dont le joint est de 5mm. En résumant, les résultats obtenus nous permettent de retenir les renseignements suivants :

a) Influence de l’épaisseur du joint : L’épaisseur du joint de 10 mm offre la meilleure résistance à la flexion pour les murets en brique de terre cuite creuse, suivi par le joint de 15 mm puis celui de 5mm. La résistance à la flexion de la maçonnerie est donc liée intimement à l’épaisseur du joint.

b) Influence de la nature du joint de mortier : Nous avons constate que le mortier à base de ciment (1/4) présente la meilleure résistance à la flexion. Par contre, la résistance à la flexion est plus faible dans le cas du mortier bâtard.

c) Influence de type de murets : La résistance à la flexion pour les murets fy (flexion verticale) est plus élevée que les murets fx (flexion horizontale), ce ratio varie de 2.3 à 8.5. Le comportement de la maçonnerie dans la direction de la flexion verticale (FY) est très complexe.

En effet, deux modes de rupture ont étés observées, qui dépendent des résistances relatives des constituants de la maçonnerie. En effet, dans le cas d’un joint plus résistant la ligne de fissure se traduit au milieu. Par contre, avec un joint moins résistant que le support la ligne de fissure apparaît le long du joint vertical puis le long du joint d’assise. Ce second mode traduit clairement la discontinuité du matériau, l’échelle de la brique constitutive (car les briques utilisées sont de qualités médiocres et hétérogènes). Pour la flexion horizontale (FX), on n’observe qu’un seul mode de rupture, la ligne de fissure apparaît toujours dans les joints d’assises, même dans le cas d’un mortier plus résistant que les briques utilisées. Nous avons trouvé pratiquement les mêmes modes de rupture que ceux de la bibliographie.

Table des matières

Résumé
Introduction générale
Chapitre 1 : Les différents types de maçonnerie
1.1. Introduction
1.2. Maçonnerie
1.2.1. Définition
1.2.2. Domaine d’application
1.3. Les différents types de maçonnerie
1.3.1. Maçonnerie de pierre naturelle
1.3.2 .Maçonnerie en agglomérés de béton
1.3.3 .maçonneries en briques silico-calcaire
1.3.4. Maçonnerie en briques d’argile cuite
1.4. Les mortiers
1.4.1 Types de mortier
1.4.2. Les mortiers de liaisonnement
1.4.3. Les classes de mortier
1.4.4. Épaisseur des joints de mortier
1.5. Défauts dans la maçonnerie
1.6. Pathologies de la maçonnerie
1.7. Conclusion
Chapitre 2 : Comportement mécanique des structures en Maçonnerie et les travaux effectués sur la flexion
2.1 Introduction
2.2 Mode de rupture de la maçonnerie
2.2.1 Rupture par glissement
2.2.2 Rupture par basculement
2.2.3 Rupture par compression du coin
2.2.4 Rupture par cisaillement
2.3. Comportement des murs soumis aux charges horizontales et sous des charges latérales monotones
2.4 Comportement des Murs Vis-à-vis de la charge concentrée
2.5 Comportement au cisaillement des murs en maçonnerie
2.6 Comportement en traction des murs en maçonnerie
2.7 Comportement en flexion des murs en maçonnerie
2.7.1 Flexion uni-axiale
2.7.2 Flexion bi-axiale
2.8 Essai De Résistance à la Flexion Suivant l’eurocode6 et D.T.R C2.4
2.8.1 Essai de résistance à la flexion
2.8.2 Résistance caractéristique à la flexion fxk
2.9 Travaux effectués sur la flexion
2.9.1 Les travaux de Graca
2.9.2 les travaux de Morton
2.9.3 les travaux de Sachin et coll
2.9.4 les travaux de Bui
2.9.5 les travaux de Gazzola et Drysdale
2.10 Conclusion
Chapitre 3 : Présentation des matériaux et des techniques Expérimentales utilisées
3.1 Introduction
3.2 Matériaux utilisés
3.2.1 Provenance des matériaux
3.2.2 Caractéristiques des matériaux
3.3 Programme des essais sur les murets
3.3.1 Introduction
3.3.2 Nature des murets tests
3.4 Confection des murets
3.4.1 Matériel utilisé
3.4.2 Méthodologie de la confection des murets
3.4.3 Cure et stockage des murs
3.5 Dispositif d’essai
3.5.1 Principe de l’essai
3.5.2 Essai de flexion
3.5.3 Essai de compression
3.6 Conclusion
Chapitre 4 : Résultats et interprétations
4.1 Calcul des contraintes
4.2 Résistance des murets testés
4.2.1 Résistance des murets sous sollicitations de flexion
4.2.2 Résistance des murets sous sollicitations de compression
4.3 Variation de la résistance à la flexion des murets par l’influence de la nature,
l’épaisseur du joint de Mortier et type de muret
4.4 Mode de rupture des murets sous sollicitation de flexion
4.4.1Mode de rupture des murets fx (flexion horizontale)
4.4.2Mode de rupture pour les murets fy (flexion verticale)
4.5 Conclusion
Conclusion générale
Références bibliographiques
Annexes

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