CHAPITRE 2
NATURE ET TYPES
DE FISSURATION
DES STRUCTURES EN BÉTON
2.1. INTRODUCTION
La fissuration des ouvrages en béton et en béton
armé correspond généralement à une
altération des propriétés mécaniques, ou physiques
du matériau. La connaissance exacte de ce type de désordre doit
permettre en outre d'en comprendre la cause et de définir le type de
réparation à envisager. Les fissures peuvent survenir dans le
béton non durci, le béton en phase de durcissement ou le
béton durci. Dans le cas du béton durci, les fissures se forment
lorsque les forces de traction dépassent la résistance à
la traction du béton.
Une fissuration non prise en considération lors de la
conception de la structure et donc non contrôlée peut provoquer
des effondrements et donc provoquer des pertes humaines et des
dégâts matériels.
2.2. NATURE DE FISSURATION EN BÉTON ARMÉ
Le séisme de Boumerdes a révélé
que ce matériau, bien que le plus utilisé dans l'industrie de la
construction en Algérie, reste en grande partie inconnu du point de vue
comportement structural et nécessite une attention particulière
de la part des chercheurs afin de vulgariser sa connaissance aux utilisateurs
et mettre fin à l'archaïsme et à l'empirisme qui lui portent
préjudice. En effet, ce séisme a montré que dans beaucoup
de cas, les effondrements ont été précipités par
des fissures préexistantes non traitées.
La fissuration est nuisible au béton armé,
matériau de construction le plus largement utilisé à
travers le monde en raison de sa souplesse d'utilisation et de son adaptation.
En service, ce matériau se fissure à cause des charges qu'il
supporte ou des phénomènes physiques qu'il subit, tels que le
retrait et les effets de températures.
La présence de fissures sur une structure en
béton armé témoigne généralement d'un
endommagement de cet élément, les causes peuvent être de
différentes natures : mécaniques (application de contraintes non
prévues lors du dimensionnement, choc, etc.), physiques (variations de
température) ou chimiques (réaction des composants du
béton avec des agents extérieurs créant un gonflement du
matériau, par exemple les attaques sulfatiques), ou bien encore le
processus de retrait du béton.
Différentes études ont été
menées afin de préciser les différents paramètres
décrivant les fissures et leur processus de formation (Gérard et
al; 1997). Les fissures primaires sont crées lors d'un chargement
inhabituel du matériau, et les fissures secondaires (moins importantes)
apparaissent dans un second temps et contribuent à la fermeture
partielle de certaine fissures primaires. On peut distinguer les fissures
actives et les fissures passives. Gérard et al appellent fissures
actives celles qui affectent les propriétés mécaniques et
de transfert des efforts du matériau .
Les fissures passives, perturbent essentiellement les
propriétés mécaniques du matériau et ne sont
activées que lorsque la structure est mise en charge. Selon la norme
NFP95-103
(AFNOR, 1993), une fissure est dite active quand son ouverture
évolue en fonction des sollicitations de différentes natures
(thermique, hydrique, mécanique). Une fissure est dite passive quand son
ouverture ne varie plus de façon sensible même quand elle est
soumise aux diverses sollicitations.
Pour le béton armé, les facteurs
« efficacité » et
« économie » sont
étroitement liés à toutes les phases de la
conception. Ceci implique l'utilisation de ce matériau à des
niveaux de contraintes élevées et par conséquent soumet
l'élément de structure à des risques de fissuration
pouvant affecter son esthétique et sa performance. Cette fissuration
étant due au fait que le matériau béton est faible en
traction donc susceptible de se fissurer sous des contraintes
élevées ou des conditions hostiles de l'environnement.
Il est à noter que malgré la présence de
l'acier pour reprendre les contraintes de traction dans les
éléments en béton armé, les fissures ne sont pas
éliminées. Dans ce sens, les fissures crées par les
charges de flexion sont non seulement inévitables mais réellement
nécessaires pour que les armatures puissent être utilisées
efficacement. Par exemple, avant la formation des fissures de flexion, les
contraintes des aciers ne dépassent pas n fois la contrainte dans le
béton adjacent, avec n :coefficient d'équivalant. n = ; pour le béton courant et les aciers utilisées dans
la pratique n avoisine huit
Ainsi, quand le béton est proche de sa
résistance à la traction ou de son module de rupture qui est de
l'ordre de 3,5 Mpa, la contrainte dans les aciers sera 8x3,5 =28 Mpa .
Ce qui est très faible comme contrainte pour que les
armatures soient effectives et donc la conception est économique. Sous
les charges de service normales, les contraintes des aciers sont de l'ordre de
8 à 9 fois cette valeur (pour un acier de haute adhérence)
après fissuration. La plupart des fissures résultent des actions
suivantes agissant sur l'élément en béton:
a- Variation de volume dû au retrait et
à la variation de la température.
b- Des contraintes directes dues aux charges
appliquées, aux réactions ou aux effets de continuité; de
même que celles dues aux effets de la fatigue crées surtout par
les charges réversibles ainsi que les contraintes créées
par les mouvements différentiels dans les structures.
c-Les contraintes de flexion causées
par les moments.
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