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Other titre : Experimental analysis and micromechanical modeling of the behaviour of wiredrawn steel fibres, anchored in a cementitious matrix

dc.contributor.advisorAïtcin, Pierre-Claude
dc.contributor.authorChanvillard, Gilles
dc.date.accessioned2020-02-28T21:18:18Z
dc.date.available2020-02-28T21:18:18Z
dc.date.created1992
dc.date.issued1992
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11143/16702
dc.description.abstractL'incorporation de fibres d'acier dans une matrice cimentaire permet de donner au composite résultant un comportement de quasi-ductilité. La présence des fibres dans les fissures localisées limite leur propagation par effet de couture et absorption d'énergie. Par suite, devant la grande variété de fibres d'acier, actuellement disponible sur le marché, il est nécessaire de comprendre le comportement de l'association élémentaire fibre-matrice, pour pouvoir analyser les propriétés potentielles du composite à l'échelle structurale. C'est dans ce but que sont effectués des essais d'arrachement d'une fibre individuelle, dont on contrôle parfaitement la position par rapport à la fissure. Il ressort de l'étude bibliographique, que le comportement des fibres d'acier est un mélange complexe d'ancrage mécanique et d'adhérence. Toutefois, malgré la grande diversité de géométrie de fibres, aucune étude n'a envisagé une modélisation réelle des phénomènes mobilisés lors de l'arrachement, se limitant généralement à la définition de lois contrainte d'adhérence - glissement Nous avons repris l'analyse du comportement de l'association élémentaire fibre-matrice dans le cas des fibres tréfilées de section constante. Pour cela, nous avons dans un premier temps conçu un nouveau montage d'arrachement, permettant de travailler avec des matrices réelles telles que les bétons, en s'affranchissant alors des problèmes d'échelle dus à la taille des échantillons. Par un programme expérimental incluant l'effet de la longueur d'une fibre ondulée, de son orientation, et de la matrice, nous avons pu mettre en évidence les phénomènes qui gouvernent le mode de rupture lors de l'essai d'arrachement. Nous avons observé que, lorsque la fibre est extraite de la matrice, elle est redressée et les dégradations internes de la matrice sont mineures, signe évident d'une plastification de l'acier de la fibre. Nous avons modélisé ce comportement par un équilibre énergétique lors du glissement, en incluant les phénomènes de frottement et les phénomènes de plastification de l'acier. Ce modèle micromécanique consiste en une équation différentielle que l'on intègre sur la longueur ancrée de la fibre, pour obtenir la force d'arrachement. Avec ce modèle, nous démontrons que les phénomènes de frottement et d'ancrage mécanique, qui produisent les déformations plastiques, sont couplés à l'échelle de la fibre. La bonne concordance entre les courbes force-déplacement théoriques et les résultats expérimentaux nous porte à croire que nous avons bien identifié les phénomènes de base qui gouvernent le comportement de la fibre.||Abstract : The use of steel fibres in cementitious matrices results in a composite with a quasi-ductile behaviour. The fibres delay the propagation of the localization cracks by energy absorption. There now exists a large variety of steel fibres, and the elementary fibre-matrix association must be understood in order to analyse the composite properties at the structural level. For this purpose, pullout tests have been made of one single fibre the position of which against the crack is very well controlled From the literature, we learn that steel fibre behaviour is a complex addition of anchorage and bond. In spite of the fact that there exists a large variety of fibre geometries, no study has investigated the modeling of the basic phenomena involved in fibre pullout behaviour. In this thesis, we analyse the behaviour of the elementary fibre-matrix association for the case of wiredrawn nonstraight fibres. At first, a new pullout setup has been developed, allowing the use of concrete matrices and avoiding scale effect resulting from specimen size. With a large experimental program, including fibre length, orientation and matrix effects, the phenomena which govern the type of fibre failure have been brought to the fore. It has been observed that when a wiredrawn nonstraight steel fibre is being pulled out from the matrix, it straightens. In addition, a cut-out of the experiemental specimens allows us to notice that the internal degradations of the matrix were of minor importance. From all evidence, the fibre slips into the path of its geometry and is continuously plastically deformed This behaviour has been modeled on the base of energy equilibrium during fibre slipping. This micromechanical model includes both friction bond phenomenon and steel plastification phenomenon and can be described with a differentiel equation. The agreement between the theoretical pullout load-slip curves and the experimental results would seem to prove that the behaviour of the wiredrawn steel fibres is now well understood.
dc.language.isofre
dc.publisherUniversité de Sherbrooke
dc.rights© Gilles Chanvillard
dc.subjectBéton armé
dc.titleAnalyse expérimentale et modelisation micromécanique du comportement des fibres d'acier tréfilées ancrées dans une matrice cimentaire
dc.title.alternativeExperimental analysis and micromechanical modeling of the behaviour of wiredrawn steel fibres, anchored in a cementitious matrix
dc.typeThèse
tme.degree.disciplineGénie civil
tme.degree.grantorFaculté de génie
tme.degree.levelDoctorat
tme.degree.namePh.D.


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