Comportement mécanique des structures en Maçonnerie et les travaux effectués sur la flexion

Les différents types de maçonnerie

COMPORTEMENT MECANIQUE DES STRUCTURES EN MACONNERIE ET LES TRAVAUX EFFECTUES SUR LA FLEXION

INTRODUCTION

Dans ce chapitre, nous présentons un état des connaissances sur :
• Mode de rupture de la maçonnerie.
• Comportement des murs soumis aux charges horizontales.
• Comportement des murs vis-à-vis de la charge concentrée.
• Influence des charges latérales sur une structure en général.
• Comportement en cisaillement des murs en maçonnerie.
• Comportement en traction des murs en maçonnerie.
• Comportement en flexion des murs en maçonner
• Travaux effectués sur la flexion.
La maçonnerie soumise à différents chargements présentés sur la figure 2.1, réagit comme le béton ordinaire, elle possède une bonne résistance en compression, modérée jusqu’à mauvaise en cisaillement ; mais faible en traction.
Etant 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 (HOUTI, 2002).

MODE DE RUPTURE DE LA MAÇONNERIE

Dans l’étude du comportement de la maçonnerie, l’identification des différents modes de rupture se révèle d’une importance considérable. Plusieurs approches peuvent être considérées pour comprendre la rupture de la maçonnerie sous chargement. D’une part, une étude locale des modes de rupture liés à la fissuration le long des joints de mortier et au travers des briques, et d’autre part, liés à l’écrasement par compression, traction ou cisaillement de ces mêmes blocs. De façon générale, les modes de rupture de la maçonnerie sont étudiés selon qu’ils s’agissent des ruptures en plan ou des ruptures hors plan du mur. Le mode de rupture réel d’un élément peut être une combinaison de ces modes cités précédemment (GERTIN, 2014).
Les différents modes de rupture des murs en maçonnerie, soumises à un chargement biaxial, sont présentés dans ce qui suit (voir figure 2.2).

Rupture par glissement

L’alternance de l’action sismique peut être à l’origine de cette forme de rupture à cause de la formation dans les joints, de fissures horizontales en traction. Des plans de glissements se forment le long des fissures. Ce mode de rupture peut se produire pour les niveaux de charge verticale faible ou pour de faibles coefficients de friction. La rupture se produit par cisaillement du mortier.

Rupture par basculement

Le basculement se produit lorsque la charge ou le déplacement horizontal augmentent, le joint se rompt en traction, et l’effort tranchant est conduit par la maçonnerie en compression. La rupture finale est obtenue par basculement du mur et rupture en compression du coin.

Rupture par compression du coin

Il s’agit d’une forme de rupture très proche de celle du basculement. Ce mode de rupture est basé sur la résistance en compression du coin comprimé.

Rupture par cisaillement

La résistance ultime est gouvernée par la formation et le développement des fissures diagonales. Les fissures peuvent suivre le joint ou se former à travers les blocs. Le chemin dépend de la résistance relative du joint par rapport à celle du mortier et de l’interface jointbloc.

COMPORTEMENT DES MURS SOUMIS AUX CHARGES HORIZONTALES ET SOUS DES CHARGES LATERALES MONOTONES

Quand un panneau en maçonnerie est sujet à des charges horizontales, telles que celles provenant des séismes et du vent, leur comportement est différent, selon qu’il s’agisse de murs isolés ou porteurs. Les derniers présentent un comportement plus ductile que les premiers ; mais ils présentent un réseau de fissuration similaire (Carter et Stafford, 1969).
Les modes de rupture qui peuvent avoir lieu sont :
 Rupture par traction diagonale.
 Rupture par glissement.
 Rupture par flexion : la fissuration se produit dans des zones voisines de la base encastrée.
 Rupture mixte, caractérisée par l’apparition de fissures diagonales qui tantôt traversent les pièces, tantôt suivent la direction des joints.
 Ecrasement du matériau dans les zones en compression.

COMPORTEMENT DES MURS VIS-A-VIS DE LA CHARGE CONCENTREE

Si la majorité des efforts appliqués au droit d’un mur sont uniformes et amenés par le poids de la structure au-dessus, les charges concentrées, sont dues aux impacts d’extrémités de poutre, de linteaux ou arcs, etc.
Une maçonnerie peut résister à un chargement concentré si celle-ci est correctement positionnée et suit une répartition à 45° similaire à celle montrée en figure 2.3 (PAGE et HENDRY, 1987).
Il n’y a aucune augmentation de contrainte pour les charges concentrées appliquées à l’extrémité d’un mur (KIRTSCHIG et KASTEN, 1979). Les charges concentrées ont montré que le mode de rupture pour ce type de chargement se produit dans les fentes des blocs plutôt que par une rupture verticale (PAGE et ALI, 1987).

COMPORTEMENT AU CISAILLEMENT DES MURS EN MAÇONNERIE

L’évaluation de la résistance au cisaillement est requise pour les murs en maçonnerie soumis aux actions horizontales, tel que le séisme et le vent. Les actions horizontales sont généralement combinées avec les actions gravitaires du poids propre ou des surcharges normales aux joints de mortier (MEZIGHECHE, 2010).
Les murs en maçonnerie dans les structures soumises aux actions horizontales présentent généralement deux modes de rupture :
 rupture par cisaillement : lorsque les fissures apparaissent le long du joint de mortier horizontal.
 rupture par tension diagonale : qui est généralement caractérisée par une fissuration par tension diagonale.
En conséquence, la résistance au cisaillement de la maçonnerie dépend surtout de :
 L’intensité du chargement vertical.
 La résistance au cisaillement qui peut être assumée par les joints horizontaux.
 La résistance à la traction des briques.
La résistance à la compression de la maçonnerie.

COMPORTEMENT EN TRACTION DES MURS EN MAÇONNERIE :

La maçonnerie construite avec des mortiers traditionnels a une résistance très limitée face aux efforts de traction pure. La résistance à la traction est habituellement prise égale à zéro. Cette résistance peut être sensiblement améliorée par l’ajout d’adjuvants tels que les Polymères ou le Latex.
La résistance à la traction horizontale est très rarement mesurée et aucun essai standard n’est disponible d’où l’absence totale de données significatives. L’essai le plus familier est normalisé par ASTM C952-76 et illustré dans la figure 2.4. Les résultats de cet essai indiquent que la résistance à la traction directe se situe entre un tiers et deux-tiers du moment de flexion (HOUTI, 2002)

COMPORTEMENT EN FLEXION DES MURS EN MAÇONNERIE

Flexion uni-axiale

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).

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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 C2.45
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