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Proceedings of the 18
th
International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris 2013
dans la structure tridimensionnelle de la maison. Ce choix
donne plus de précision sur la distribution des contraintes dans
la maçonnerie, mais nécessite un grand nombre d’éléments. Les
joints, qui ont une épaisseur faible par rapport aux parpaings,
sont souvent assimilés à des interfaces dont la caractérisation
mécanique se réduit à la description du frottement entre deux
parpaings, en utilisant la loi de frottement de Coulomb (Subash
et al 1996). Sinon, ils sont considérés comme des volumes
déformables (c’est le cas dans notre étude). Lorsque cette
approche est adoptée, il est nécessaire de déterminer
expérimentalement les caractéristiques mécaniques des
constituants, pour les prendre en compte dans le modèle de
calcul. Abdou et al. (2008) sont partis d’essais de cisaillement
effectués sur des assemblages briques/mortier pour développer
un modèle d’interface pour les joints. Ils ont aussi développé un
modèle élastoplastique avec endommagement pour décrire le
comportement des briques. Ces modèles sont implantés dans le
code de calcul en éléments finis CAST3M. Pour distinguer la
rupture en traction de la rupture en compression, ils ont
développé un critère à plusieurs surfaces : la traction est prise en
compte en considérant deux critères de Rankine, tandis qu’un
critère de Hill est utilisé en compression. Les caractéristiques
mécaniques nécessaires dans le cas des briques sont le module
d’Young, le coefficient de Poisson, les résistances en traction et
compression et l’énergie de fissuration. Pour les joints soumis à
une traction, on utilise les rigidités normales et tangente,
l’énergie de fissuration et la résistance à la traction. Pour les
joints soumis à un cisaillement, on utilise la cohésion, l’angle de
frottement et l’énergie de cohésion. Fouchal et al. (2007) ont
utilisé un modèle d’adhésion pour modéliser l’interface entre les
briques et les mortiers, qui permet de coupler les conditions de
contact unilatéral, de frottement et d’adhérence entre deux
solides déformables. Ce modèle est implanté dans le code de
calcul LMGC90. Les caractéristiques mécaniques d’interface
sont représentées par les raideurs normales et tangente, l’énergie
de cohésion, le coefficient de frottement et la viscosité. Nous
avons choisi de considérer les parpaings et les joints comme des
matériaux à comportement non linéaire (élastique linéaire –
plastique). Leurs caractéristiques mécaniques sont le module
d’Young, le coefficient de Poisson et les résistances en
compression et en traction. Nous avons utilisé pour le calcul le
module MCNL du code de calcul en éléments finis CESAR-
LCPC, qui résout les problèmes de comportement mécanique
non linéaire. Pour cette modélisation, nous avons considéré les
conditions réelles des essais réalisés sur la maison
expérimentale : même géométrie, mêmes conditions aux limites
et chargement identique à l’expérience. Pour ce qui concerne les
caractéristiques mécaniques des matériaux, faute de disposer de
mesures sur les matériaux de la maison, nous avons utilisé des
caractéristiques de matériaux qui ressemblent (parpaings et
joints), trouvées dans la littérature (Hendry 2001, Gabor 2002
Lemaître 1988).
3 CONCEPTION DU DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL
La maison expérimentale a été conçue pour permettre la
répétition des essais et la comparaison des comportements de la
structure avec et sans plancher. Un plan rectangulaire de
10,65m x 8,65m de dimensions extérieures (Figure 1), divisé en
quatre secteurs supposés indépendants les uns des autres (Figure
2), a été adopté. Les murs extérieurs comportent des baies
(portes-fenêtres) et des fenêtres. Seul le gros œuvre de la
maison a été exécuté. Les charges correspondant à la toiture ont
été remplacées par des massifs de béton répartis sur les murs
pignons et de façade. La maison est divisée en quatre secteurs,
qui permettent de tester deux fois chaque modalité structurelle.
La maison repose par l’intermédiaire de sa semelle sur une série
de supports mécaniques amovibles, fixés sur un support rigide
en béton armé scellé en place. L’ensemble repose sur une
plateforme en grave non traitée peu déformable. Pour la
réalisation des essais dans un secteur de la maison, on vient
remplacer les appuis mécaniques de ce secteur par des vérins
hydrauliques et produire les tassements ou soulèvements de la
semelle de la maison à l’aide de ces vérins hydrauliques.
Figure 1. Vue d’ensemble de la maison expérimentale (MISS)
Figure 2. Secteurs d’essai.
3.1 Détails de la construction
La construction comporte un support général lié au terrain, des
appuis métalliques portant la semelle de fondation des murs et
la maison proprement dite. La fondation du dispositif
expérimental est constituée d’une semelle rigide en béton armé
coffré et scellé en place sur une plateforme peu déformable
comportant une couche de 1 m d’épaisseur en grave B4 0/40
mm surmontée d’une couche de 20 cm de grave non traitée bien
graduée D2 0/31,5 mm. Les appuis mécaniques servant de
support à la construction ont été conçus et fabriqués
spécialement pour cette opération. Pour placer un appui tous les
50 cm, 85 appuis mécaniques sont nécessaires. La capacité
nominale de chaque appui est de 80 kN. Des vérins
hydrauliques sont installés à la place des appuis mécaniques
quand on veut imposer des déformations à la semelle de
fondation de la maison. Les fondations sont des semelles plates
de section 45 cm x 20 cm. L’armature utilisée est 3 HA8, le
béton est dosé à 350 kg de CPJ 32.5 par mètre cube de béton,
avec un enrobage de 4 cm. Une semelle isolée de 3 m de
longueur est disposée au centre pour supporter le mur de refend
de la maison expérimentale. Les murs de soubassement sont
composés de 3 rangs de blocs de béton creux. Ils sont situés
sous les murs périphériques et de refend. Les parpaings utilisés
pour cette partie possèdent une résistance à la compression plus
importante que les parpaings des murs. Des chaînages verticaux
ont été réalisés aux angles de la maison et au milieu de chaque
façade. Les chaînages horizontaux sont réalisés en
couronnement des murs et au niveau de chaque plancher
.
Seule
la moitié de la surface du plancher a été réalisée. Ce plancher
est constitué de poutrelles et hourdis béton avec dalle de
compression armée. L’autre moitié de la maison (sans dalle)
simule le cas du dallage sur terre-plein. Les murs ont été réalisés
en blocs de béton creux. La hauteur sous plafond de la
construction est de l’ordre de 2,60 m. Il est prévu un mur de
refend, à la fois pour supporter le plancher haut, et pour le
contreventement de la structure. L’épaisseur des murs
périphériques est de 20 cm et celle du mur de refend de 15 cm.
Les murs ne comportent pas de revêtement ou d’enduit de
façade. Il est à noter que les joints de mortier entre parpaings
ont été réalisés. Des baies (2 x 2,15 m) et fenêtres (1,2 x 1,35 m)
sont réalisées et disposées de façon identique sur les quatre
secteurs de la construction. Il n’y a pas de menuiserie associée à
ces ouvertures. Les linteaux placés au dessus des ouvertures ont
