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Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012     Conclusions et Perspectives  • Conclusions:                • Mis...
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Assemblages collés bois/béton

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Assemblages collés bois/béton

  1. 1. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Journées techniques Ouvrages d’Art 2012 Sourdun Mercredi 9 et Jeudi 10 mai Georges Youssef 9 mai 2012Georges YOUSSEF
  2. 2. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 ASSEMBLAGES COLLÉS BOIS/BÉTON CARACTERISATION PAR ESSAIS PUSH-OUT ET TRANSFERT DES EFFORTS Georges YOUSSEF, André FLETY, Christophe AUBAGNAC DL Autun, Bd de l’Industrie 71 400 AUTUN Sylvain Chataigner IFSTTAR, Centre de Nantes, Route de Bouaye 44 344 BOUGUENAIS Louisa LOULOU, Sabine CARÉ, Robert LE ROY Université Paris-Est, Laboratoire Navier (ENPC/IFSTTAR /CNRS), Ecole des Ponts - Paristech Av Blaise Pascal 77 455 MARNE LA VALLÉEGeorges YOUSSEF Page 1/17
  3. 3. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 PLAN • Contexte • Essai Push-Out - Dimensionnement des éprouvettes - Réalisation des éprouvettes - Réalisation des essais - Exploitation/Interprétation • Investigations expérimentales - Influence de la raideur de l’adhésif - Influence du vieillissement • Conclusions et PerspectivesGeorges YOUSSEF Page 2/17
  4. 4. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 CONTEXTE Projet de pont type bois-béton Groupe de travail SETRA-Ecole des Ponts-CETE de l’est-ENSTIB Travaux sur les structures bois/BFUP assemblées par collage Thèse de S.Pham, ENPC, 2007 Projet NR2C, IFSTTAR Durabilité de l’assemblage par collage Thèse de L.LOULOU, UR Navier, en coursGeorges YOUSSEF Page 3/17
  5. 5. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Essai Push-Out Objectifs : - Choix de la colle - Étude des propriétés résiduelles d’adhérenceGeorges YOUSSEF Page 4/17
  6. 6. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Essai Push-Out Dimensionnement des éprouvettes Objectif: Obtention d’un mode de rupture par cisaillement au niveau de Longueur dancrage élastique selon l’assemblage collé 2000 1800 Ksi=0,8 • Utilisation d’une section de bois Ksi=0,85 1600 O. Volkersen, en mm suffisante (Douglas GLULAM Ksi=0,9 désaubiéré GL24) 1400 Ksi=0,95 1200 • Utilisation de l’équation élastique 1000 de O. Volkersen pour estimer une 800 longueur d’ancrage élastique 600 caractéristique Lc (attention cette longueur dépend du module de la 400 résine étudiée) 100 mm 200 100 mm 0 0 5000 10000 200 mm Module élastique de la résine, en MPa 180 mm Ksi: facteur d’efficacité qui représente la quantité d’effort transmise sur la longueur LcGeorges YOUSSEF 100 mm Page 5/17
  7. 7. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Essai Push-Out Réalisation des éprouvettes Comme pour tout assemblage par collage, la phase de mise en œuvre ne doit pas être négligée: • Ponçage, dépoussiérage et dégraissage des surfaces des adhérents BFUP (après 28 jours de cure) et bois • Application de la résine conformément aux recommandations de la fiche technique (conditions environnementales, double encollage, respect de la DPU) • Utilisation d’un cadre en bois de maintien de l’éprouvette pendant la phase d’assemblage (orientation des éprouvettes de bois lamellé collé parallèlement au plan de collage) et d’un serre joint pour le maintien de l’éprouvette pendant la polymérisation • Polissage de la base de l’éprouvette après polymérisation de la résineGeorges YOUSSEF Page 6/17
  8. 8. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Essai Push-Out Réalisation des essais • Mise en place de l’instrumentation par capteurs de déplacement: mesures de glissements locaux • Blocage en pied de l’éprouvette pour limiter les efforts de pelage • Réalisation de l’essai (précharge à 30 kN pendant 60s, puis essai jusqu’à rupture à 500 N/s)Georges YOUSSEF Page 7/17
  9. 9. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Essai Push-Out Exploitation/Interprétation • Mode rupture • Capacité ultime • Raideur locale (ou globale de l’assemblage)Georges YOUSSEF Page 8/17
  10. 10. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Investigations expérimentales Influence de la raideur de l’adhésif Caractéristiques des quatre matériaux adhésifs étudiés Adhésif Epoxyde 1 Epoxyde 2 Acrylique modifiée Polyuréthane DPU à 20°C 1h10 30 min 5 min 15 min (Durée Pratique d’Utilisation) (1) Type de comportement mécanique Elastique Elastique Elastoplastique à court terme à 20°C (2) fragile fragile (viscosité importante) Hyperélastique Module d’Young élastique en 12 000 5 200 200 10 traction, en MPa (2) Contrainte ultime en traction, en 32 32 3(Limite élastique) >4,5 MPa (2) >10 Température de transition vitreuse, 51 63 70 <-50 en °C (3) (1) Selon la fiche technique (2) Essais de traction réalisés sur haltères à 1 mm/min (inspirés de NF EN ISO 527-1) (3) Analyse par DSC selon EN 12 614Georges YOUSSEF Page 9/17
  11. 11. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Investigations expérimentales Influence de la raideur de l’adhésif Résultats des essais Push-Out: (Mode de rupture) Adhésif Epoxyde 1 Epoxyde 2 Acrylique modifiée Polyuréthane Mode de 50% bois, rupture 30% béton, 25% béton, 50% interface béton/adhésif, 70% bois 75 % bois 50% interface bois/adhésif 50% interface adhésif/boisGeorges YOUSSEF Page 10/17
  12. 12. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Investigations expérimentales Influence de la raideur de l’adhésif Résultats des essais Push-Out: (Mode de rupture) Adhésif Epoxyde 1 Epoxyde 2 Acrylique modifiée Polyuréthane Mode de 50% bois, rupture 30% béton, 25% béton, 50% interface béton/adhésif, 70% bois 75 % bois 50% interface bois/adhésif 50% interface adhésif/boisGeorges YOUSSEF Page 10/17
  13. 13. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Investigations expérimentales Influence de la raideur de l’adhésif Résultats des essais Push-Out: (Mode de rupture) Adhésif Epoxyde 1 Epoxyde 2 Acrylique modifiée Polyuréthane Mode de 50% bois, rupture 30% béton, 25% béton, 50% interface béton/adhésif, 70% bois 75 % bois 50% interface bois/adhésif 50% interface adhésif/boisGeorges YOUSSEF Page 10/17
  14. 14. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Investigations expérimentales Influence de la raideur de l’adhésif Résultats des essais Push-Out: (Capacité ultime) Adhésif Epoxyde 1 Epoxyde 2 Acrylique Polyuréthane modifiée Capacité moyenne, en kN 242 237 177 41,1 Contrainte de cisaillement moyenne, en MPa 6,7 6,6 4,9 1,1 Dispersion de la capacité 43 20 13,8 42 maximale, en % • L’adhésif polyuréthane n’est clairement pas un adhésif structural (caoutchouc) • La dispersion de l’essai semble augmenter avec la raideur de l’adhésif • Pas de corrélation directe entre cisaillement moyen et capacité de l’adhésif ou des adhérents (phénomènes de concentration des efforts pour les adhésifs les plus raides)Georges YOUSSEF Page 11/17
  15. 15. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Investigations expérimentales Influence de la raideur de l’adhésif 180 Abscisse le long du joint de colle, en m 160 140 120 Module de 10 MPa Module de 200 MPa 100 Module de 5000 MPa 80 Module de 10000 M Pa 60 40 20 0 0 20 40 60 Contraint e de c isaillement, en MPa • Vérification du facteur dit « d’équilibrage » (A/C et B/D) • Vérification de la symétrie (A/B et C/D) • Ordre de grandeur des déplacements mesurésGeorges YOUSSEF Page 12/17
  16. 16. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Investigations expérimentales Influence de la raideur de l’adhésif 0,3 300 500 0,4 300000 B C 0,35 B 300 000 250000 05 ,2 C Déplacement, en mm DDéplacement, en mm E rt ffo 0,3 D 200 500 Effort 0,2 200000 Effort, en N Effort, en N 0,25 200 000 05 ,1 0,2 150000 100 500 0,15 0,1 100000 100 000 0,1 05 ,0 50000 500 00 0,05 0 0 0 0 0 20 00 40 00 60 00 80 00 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 T m s, e s ep n Temps, en s Epoxyde 1 Epoxyde 2 Georges YOUSSEF Page 13/17
  17. 17. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Investigations expérimentales Influence de la raideur de l’adhésif 0,5 250000 1,2 600 00 B 0,45 C D 1 500 00 0,4 200000 Déplacement, en mmDéplacement, en mm Effort 0,35 0,8 400 00 Effort, en N Effort, en N 0,3 150000 0,25 0,6 300 00 0,2 100000 0,4 200 00 0,15 B 0,1 50000 C 0,2 100 00 D 0,05 E rt ffo 0 0 0 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 0 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 Temps, en s T ms e s e p, n Acrylique modifiée Polyuréthane Georges YOUSSEF Page 14/17
  18. 18. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Investigations expérimentales Influence du vieillissement(T=40°C,HR>95%) Époxy Acrylique Polyuréthane Pas de différence de faciès de rupture par rapport aux échantillons non vieillis Baisse de résistance denviron 30%: -Cas epoxy: rupture -30% principalement dans le bois. - Cas acrylique: rupture -30% cohésive bois.Georges YOUSSEF Page 15/17
  19. 19. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Conclusions et Perspectives • Conclusions: • Mise au point d’un protocole d’essai Push-Out pour caractérisation d’assemblages collés bois-béton • Réalisation d’investigations expérimentales et théoriques sur l’influence de la raideur de l’adhésif sur la résistance de l’assemblage • Influence sur le champ de contrainte de cisaillement (concentrations). • Utilisation d’adhésifs plus souples que les adhésifs structuraux actuels possiblement bénéfique (à pouvoir d’adhésion identique et pour une contrainte ultime suffisante). • Réalisation d’investigations expérimentales sur le vieillissement environnemental de l’assemblage par collage • Diminution de la capacité de l’assemblage de 30 % sans changement du mode de rupture après un an de vieillissement en conditions accélérées. • Perspectives: • Campagne d’essai Push-Out pour lassemblage Bois/Béton frais par collage • Fluage de la colle (thèse de N. HOUHOU, IFSTTAR)Georges YOUSSEF Page 16/17
  20. 20. Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 2012 Merci pour votre attention CETE de Lyon - DL Autun Boulevard Bernard Giberstein 71404 Autun Tél. +33 (0)3 85 86 67 41 Fax. +33 (0)3 85 86 67 79 georges.youssef@developpement-durable.gouv.frGeorges YOUSSEF Page 17/17
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