Les constructions en béton composent une grande majorité des bâtiments et ouvrages d’art que nous utilisons aujourd’hui. Il est donc essentiel de comprendre au mieux le fonctionnement des structures en béton et le comportement de ce matériau afin de garantir la sécurité et la durabilité de nos ouvrages. De nos jours, de plus en plus de bâtiments se composent de planchers-dalles, c’est-à-dire d’une dalle reposant directement sur des colonnes. Cette solution structurale permet de se passer de sommier et a l’avantage d’être plus simple et rapide à mettre en place, ce qui devient intéressant en terme d’économie. Cependant, ce système induit des concentrations importantes d’efforts et de déformations dans le plancher-dalle au niveau des colonnes. En effet, toutes les charges agissant sur la dalle doivent être retransmises de manière ponctuelle dans les colonnes. Ceci qui crée une zone critique autour des colonnes qui est sujette à des efforts tranchants très intenses. Par conséquent, il est important de bien comprendre le fonctionnement des planchers-dalles pour se prémunir contre une rupture locale pouvant mener à un effondrement global de la structure. En plus de la sécurité structurale, un plancher-dalle doit également respecter des normes concernant l’aptitude au service, qui fixe des critères d’aspect, de confort et d’aptitude au fonctionnement. La conformité de ces critères est directement liée aux déformations et à la fissuration du plancher-dalle. Des limites de flèches et d’ouvertures de fissure sont donc imposées selon l’état limite de service (ELS). Dans le cadre de ce projet, l’étude se portera plus particulièrement sur la fissuration, bien que flèches et ouvertures de fissure soient étroitement liées.
La fissuration peut être causée par différents effets, tels que ceux des charges appliquées, d’une variation de température, d’une dessiccation trop rapide ou encore du retrait du béton. Une mauvaise disposition de l’armature ou des tassements peuvent aussi être à l’origine d’une fissuration non désirée. A cela viennent s’ajouter les effets du fluage qui entraînent une augmentation des déformations et de la fissuration sur le long terme. Dans ce travail, l’analyse se portera uniquement sur l’effet des charges appliquées à court terme sur la fissuration.
Pour rappel, le béton (non armé) est un matériau disposant d’une résistance très faible en traction. Malgré l’utilisation de barres d’armature pour reprendre les efforts importants de traction, la fissuration ne peut être empêchée, elle est seulement contrôlée par les armatures. De bonnes mesures constructives peuvent permettre de mieux répartir la fissuration afin de limiter l’apparition de trop grosses fissures.
Des fissures trop ouvertes peuvent devenir problématiques et mener à des fuites ainsi qu’à la détérioration des barres d’armatures par carbonatation ou attaque de chlorures, impactant directement la résistance et la durabilité des structures. De nos jours, malgré que la norme soit respectée, il est encore possible que la fissuration causent des dommages trop importants. La plupart du temps, les fissures peuvent être négligées car différents revêtements et de l’étanchéité recouvrent les dalles des bâtiments. Cependant, dans le cas où la dalle est exposée en surface, une vérification précise serait nécessaire. Une meilleure compréhension du phénomène pourrait ainsi mener à des économies.
Dans cette étude, la fissuration sera analysée spécifiquement sur la surface des planchers-dalles à proximité des colonnes qui les soutiennent. En effet, dans cette zone, la fibre supérieure de la dalle est tendue et les contraintes de traction sont très élevées, ce qui peut mener à une fissuration importante à l’état limite de service. Plusieurs essais ont été effectués à l’EPFL pour reproduire une rupture par poinçonnement. Les données de ces essais ont été utilisées pour l’élaboration de la norme sur le poinçonnement à l’état limite ultime (ELU).
Ce projet a pour but d’étudier ces différents essais pour des situations à l’ELS, c’est-à-dire pour des charges se situant aux alentours de 40% de la charge de rupture. Il s’appuyera sur les bases d’un article récent [1] qui propose un modèle analytique permettant de calculer l’ouverture des fissures. Cependant, cet article est basé sur les résultats d’un seul essai et ainsi sur les caractéristiques d’une seule dalle. Par conséquent, l’influence des paramètres tels que le taux d’armature, l’épaisseur de la dalle ou la taille de la colonne ne peuvent pas être quantifiés. Une recherche plus approfondie ainsi qu’une vérification selon un plus grand nombre de données sont donc nécessaires. Par la suite, le modèle pourra être amélioré et adapté afin d’évaluer au mieux l’ouverture des fissures pour tout type de planchers-dalles.