Justiﬁ cation du coefﬁ cient global de sécurité (N) … · Mesurages en cours d’essai .....15 2.3.3. Résultats sur murets ... dans l’Eurocode 6, présente un certain nombre

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Cent re d ’Études et de Recherches de l ’ Indus t r ie du BétonBP 30059 – Épernon Cedex – France • Tél. 02 37 18 48 00 – Fax 02 37 83 67 39 • E-mail [email protected] – www.cerib.com

Justifi cation du coeffi cient global de sécurité (N)

pour les blocs en béton de granulats courants montés à joints minces

PRODUITSSYSTÈMES

137.E

FH/NJ/JROPO 137 / Produits - Ouvrages

Réf. 137.E

Novembre 2007

par

Francis HERRERA

Nicolas JURASZEK

Justifi cation du coeffi cient global de sécurité (N) pour les blocs en béton de granulats courants montés à joints minces

issn 0249-6224

EAN 9782857552079

2

Études et Recherches

Avant-propos

Ce rapport est articulé en deux parties :

- la première partie est destinée au lecteur qui souhaite apprécier

très rapidement si l’étude évoquée le concerne, et donc si les

méthodes proposées ou si les résultats indiqués sont directement

utilisables pour son entreprise ;

- la deuxième partie de ce document est plus technique ; on y

trouvera donc tout ce qui intéresse directement les techniciens de

notre industrie.

© CERIB – 28 Épernon

137.E – novembre 2007 - ISSN 0249-6224 – EAN 9782857552079

Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés réservés pour tous pays

La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l’article 41, d’une part, que les « copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective » et, d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d’exemple et d’illustration, « toute représentation ou reproduction intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite » (alinéa 1er de l’article 40).Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du Code pénal.

S O M M A I R E

1. Synthèse de l’étude .................................................................................. 7

1.1. Domaine concerné ..............................................................................................7

1.2. Apport de l’étude ................................................................................................7

1.3. Intérêts et conséquence ........................................................................................7

2. Dossier de recherche................................................................................ 9

2.1. Contexte ............................................................................................................9

2.2. Constitution des corps d’épreuve en maçonnerie .....................................................9

2.2.1. Blocs en béton ................................................................................................................................9

2.2.2. Mortiers ......................................................................................................................................12

2.2.3. Montage des corps d’épreuve (murets) ..........................................................................................13

2.3. Essais ..............................................................................................................15

2.3.1. Application de la charge ..............................................................................................................15

2.3.2. Mesurages en cours d’essai ..........................................................................................................15

2.3.3. Résultats sur murets ......................................................................................................................15

2.3.4. Commentaires .............................................................................................................................15

2.4. Analyse des résultats .........................................................................................16

2.4.1. Rappel de la méthode de calcul de la résistance à la compression des maçonneries selon le

DTU 20.1 ...................................................................................................................................16

2.4.2. Détermination du paramètre global de sécurité N pour les maçonneries montées à joints minces .......17

2.4.3. Comparaison avec l’Eurocode 6 ...................................................................................................18

2.4.4. Étude de l’infl uence du voile de pose .............................................................................................19

Conclusion ..............................................................................................................20

Bibliographie ...........................................................................................................20

Annexe 1 - Mise en œuvre des murets ........................................................................21

Annexe 2 - Morphologie des ruptures .........................................................................23

Annexe 3 - Courbes des déformations verticales ..........................................................33

4



5

Résumé

La technique de la pose collée (joints minces) des maçonneries se développe de plus en plus depuis quelques années. Cette technique, prise en compte dans l’Eurocode 6, présente un certain nombre d’avantages, mis en évidence lors d’études précédentes (rapidité de mise en œuvre, impact environnemen-tal positif…).Les règles de calcul statique de la norme NF P 10-202-2 (DTU 20.1) indiquent les valeurs du coeffi cient global de sécurité N à prendre en compte pour les montages à joints épais de mortier. Les performances mécaniques (adhé-rence, cisaillement, résistance) des montages collés ont été considérées en première approche comme équivalentes à celles des maçonneries à montage de joints épais.Une série d’essais réalisée en 2006 avec des blocs et des mortiers-colles produits par différents fabricants a démontré un bon comportement (adhé-rence et cisaillement) du couple bloc/mortier à montage collé.Afi n de compléter la connaissance du comportement mécanique pour ce type de montage, l’évaluation de ce coeffi cient global de sécurité (N) s’est ensuite avérée nécessaire afi n de justifi er la valeur de ce coeffi cient pour le montage collé.

Ainsi, la présente étude a permis de :• déterminer à l’aide d’essais la résistance à la compression de murets de

blocs en béton, en pose à joints minces et à joints épais ;• comparer les valeurs obtenues à celles prévues dans l’Eurocode 6 ;• en déduire des valeurs du coeffi cient global N pour la pose collée, à intro-

duire dans le futur texte du DTU 20.1.

SummaryThe bonded joint (slim joint) technique used in masonry has developed increasingly over the past few years. This technique, integrated into Euro-code 6, offers a certain number of advantages, highlighted during previous studies (implementation speed, positive impact on the environment).The static calculation rules for the NF P 10-202-2 (DTU 20.1) standard indi-cate the values of the global safety coeffi cient N to be taken into account for thick mortar joints. The mechanical performance of bonded assemblies (adherence, shearing, and resistance) was, as a fi rst approach, considered to be the equivalent of thick-joint assembly masonry. A series of tests conducted in 2006 with blocks and bonding mortar produ-ced by various manufacturers demonstrated the effi ciency (adherence and shearing) of the block/bonded-mortar assembly.To complete knowledge of the mechanical behaviour of this type of assembly, an evaluation of this global safety coeffi cient (N) then proved necessary in order to justify the value of this coeffi cient for bonded assemblies.

This study has therefore enabled the following:• determination of the compression resistance of concrete block walls laid

using slim and thick joints;• comparison of the values obtained with those specifi ed in Eurocode 6;• determination of the values of the global coeffi cient N for laying using a

bonded technique to be introduced into the future text for DTU 20.1.

6



7

1.1. Domaine concerné

Cette étude concerne l’utilisation des blocs en béton à tolérances réduites calibrés avec voile de pose (catégorie D3) et des blocs rectifi és sans voile de pose (catégorie D4), destinés à être enduits et mis en œuvre à l’aide d’un mortier colle.

1.2. Apport de l’étude

Les essais réalisés dans le cadre de cette étude concernent des corps d’épreuve constitués de couples bloc/mortier, faisant varier :- l’origine géographique du béton en sélec-

tionnant des blocs de régions différen-tes ;

- la structure des blocs, (6, 8 et 9 alvéoles, avec ou sans voile de pose) ;

- la catégorie de tolérances dimensionnel-les (D3 ou D4) ;

- la nature du mortier-colle en choisissant des productions de différents fabricants.

Selon la conception des couples blocs/mortier, le mortier de montage a été mis en œuvre à l’aide d’une pelle crantée ou d’un rouleau pour les montages collés.

Les objectifs de l’étude sont :- d’évaluer la performance mécanique de

différents types de montages à joints min-ces soumis à une sollicitation verticale en compression ;

- de vérifi er si celle-ci est comparable à celle d’un montage à joint épais ;

- de justifi er par le calcul le coeffi cient N du DTU 20.1 pour le montage à joints min-ces.

1.3. Intérêts et conséquence

Ainsi, la présente étude a permis de :- déterminer à l’aide d’essais la résistance

à la compression de murets de blocs en béton, en pose à joints minces et à joints épais ;

- comparer les valeurs obtenues à celles prévues dans l’Eurocode 6 ;

- en déduire des valeurs du coeffi cient glo-bal N pour la pose collée, à introduire dans le futur texte du DTU 20.1.

1. Synthèse de l’étude

8



9

2. Dossier de recherche

2.1. ContexteLes avantages de la pose collée des blocs en béton attirent de plus en plus les entre-prises de maçonnerie. Plusieurs industriels du bloc ont fait le choix de proposer et mettre sur le marché des blocs dédiés à ce type de montage afi n de répondre à cette demande.

Problématique

Les blocs en béton sont mis en œuvre soit à joints épais (à maçonner) soit à joints min-ces (à coller).

La mise en œuvre à coller relevait jusqu’à récemment de la procédure d’Avis Tech-nique pour le mortier-colle. La procédure INEA (intégration des normes produits euro-péennes) a constitué une opportunité pour introduire ce type de pose dans le DTU 20. Mais les règles de calcul statique de la norme NF P 10-202-2 (DTU 20.1) actuelle n’indiquent que les valeurs du coeffi cient N à prendre en compte pour les montages à joints épais de mortier.

Les performances mécaniques (adhérence, cisaillement, résistance) des montages col-lés sont considérées par défaut comme équivalentes à celles des maçonneries à montage de joints épais.

Une première phase d’essais réalisée en 2006 (voir § bibliographie) avec des blocs et des mortiers-colles produits par différents fabricants a démontré un bon comporte-ment de l’adhérence et du cisaillement du couple bloc/mortier à montage collé. Elle a démontré que l’origine géographique des blocs (et donc la composition du béton) ainsi que la nature des mortiers-colles, à condition qu’ils respectent les caractéris-tiques minimales indiquées dans le projet de DTU révisé, sont sans infl uence sur le résultat.

L’évaluation du coeffi cient global de sécu-rité (N) est donc nécessaire afi n de com-pléter la connaissance des caractéristiques mécaniques du montage collé des blocs en béton et de justifi er la valeur de ce coeffi -cient dans le DTU.

2.2. Constitution des corps d’épreuve en maçonnerie

Remarque préliminaire

Pour des raisons de confi dentialité, le nom des fabricants de blocs et de mortier n’ap-paraît pas dans le présent rapport. Nous tenons néanmoins à les remercier pour leur participation active à ces travaux.

2.2.1. Blocs en béton

Les corps d’épreuve des essais ont été confectionnés à l’aide de blocs creux en béton destinés à être enduits de dimen-sions 500 x 200 x 200 mm et 500 x 200 x 250 mm. Ils proviennent de centres de pro-duction différents.

Les blocs sont conformes à la norme NF EN 771-3 (novembre 2005) et à son complément national NF EN 12-023-2 (avril 2007) « Spécifi cations pour les élé-ments de maçonnerie - Partie 3 : Éléments de maçonnerie en béton de granulats cou-rants et légers ».

Ils sont titulaires de la marque NF-Blocs

en béton.

Les tolérances de fabrication imposées par le complément national sont les suivantes :- Longueur L = 500 mm, tolérances : catégorie D1 : ± 3,5 mm,

catégories D3 et D4 : ± 1,3 mm.- Largeur l = 200 mm, tolérances : catégorie D1 : ± 3,5 mm,

catégories D3 et D4 : ± 1,3 mm.- Hauteur h = 200 mm et 250 mm, catégorie D1 : ± 3,5 mm, catégorie

D3 : ± 1,5 mm, catégorie D4 : ± 1 mm.

Selon le centre de fabrication, ces blocs possèdent six alvéoles (2 x 3), huit alvéoles (2 x 4) ou neuf alvéoles (3 x 3). Ils sont cali-brés (catégorie D3) avec voile de pose, ou rectifi és sans voile de pose (catégorie D4).

Plusieurs d’entre eux (blocs désignés dans l'étude F3 et F4) ont été modifi és au CERIB à partir des blocs initiaux auxquels le voile

10


de pose a été retiré. Ces blocs ont été ensuite grésés afi n de répondre à la caté-gorie de tolérances dimensionnelles D4.

Rappel

Le complément national impose une tolé-rance maximale en hauteur de ± 1,5 mm en catégorie D3 et ± 1 mm en catégorie D4.

Trois fabricants proposent les blocs avec des emboîtements verticaux. Il s’agit des fabricants repérés F1, F2, et F3 (paramètre sans importance sur le sujet simplifi ant la mise en œuvre - Voir photos des blocs en annexe 2).

Les tableaux ci-dessous présentent les principales caractéristiques des blocs sélectionnés :

FabricantDépar-tement

d’origine

Catégorie de

tolérances

Nombred’alvéoles

Voile de

pose

Type deBlocs

Dimensions moyennes en mm

Longueur Largeur HauteurMasse

moyenne (Kg)

F1

33 D16

(2 x 3)Oui

à

maçonner497 197 239 22.4

33 D36

(2 x 3)Oui à coller 499 199 239 22.5

F2

26 D16

(2 x 3)Oui

à

maçonner492 196 190 16.8

83 D46

(2 x 3)Non à coller 495 200 198 16.2

F3

72 D18

(2 x 4)Oui

à

maçonner492 199 193 18.6

72 D48

(2 x 4)Non à coller 491 199 177 15.3

F4

77 D19

(3 x 3)Oui

à

maçonner493 197 191 18.9

77 D49

(3 x 3)Non à coller 493 197 173 16.8

Tableau 1résultats des mesures des

dimensions et des masses des blocs

Tableau 1résultats des mesures des

dimensions et des masses des blocs


11

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33

D1

6 (2

x 3

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ui

à m

açon

ner

1,23

--

----

- --

----

- 16

17

B

60

7,7

9,5

F1

33

D3

6 (2

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ller

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----

- 16

17

B

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8,0

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26

D1

6 (2

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açon

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1,12

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----

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----

- 15

15

B

40

6,1

6,8

F2

83

D4

6 (2

x 3

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on

à co

ller

1,14

30

30

15

15

B

40

6,4

7,3

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D1

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B

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B

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D1

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B

40

6,0

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F4

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25

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B

40

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Tableau 2résultats des mesures des épaisseurs et des essais de résistance sur blocs

Tableau 2résultats des mesures des épaisseurs et des essais de résistance sur blocs

12


2.2.2. Mortiers

Les mortiers de joints minces sont confor-mes à la norme NF EN 998-2 (janvier 2004) « Défi nitions et spécifi cations des mortiers pour maçonnerie – Partie 2 : Mortiers de montage des éléments de maçonnerie ».

Quatre fabricants ont fourni les mortiers formulés, désignés dans la suite de ce rap-port Me (mortier épais) pour les montages à joints épais et C1 à C4 pour les monta-ges collés. Pour ces derniers, les caracté-ristiques respectent les spécifi cations indi-quées dans le projet de DTU 20.1, ainsi que les autres propriétés informatives indiquées ci-dessous :

Note Les fabricants de mortier ont transmis au CERIB les caractéristiques propres à leur produit. Ces informations ne sont pas reproduites dans le présent rapport afi n d’en conserver le caractère confi dentiel.

Les mortiers sont conditionnés dans des sacs de 25 kg. La poudre est mélangée à l‘eau selon les proportions défi nies par les fabricants dans leur notice technique d’uti-lisation.

Le mode d’application (outillage) a été rete-nu conformément à la notice technique du fabricant lorsque celui-ci recommande l’un ou l’autre outillage (pelle ou rouleau).

Caractéristiques/normesdes mortiers pour joints minces

Spécifi cations du projet de DTU 20.1

Résistance en

compression

(classe M)

NF EN 1015-11 M10 (ou plus)

Temps ouvert NF EN 1015-9 TO ≥ 5 min

Adhérence en

tractionNF EN 1015-12

≥ 0, 5 MPa

(Ra)

Durée pratique

d’utilisation du

mortier frais

NF EN 1015-9 DPU ≥ 120 min

Absorption d’eau

– capillaritéNF EN 1015-18 ≤ 1 kg/m2.min 0.5

Autres propriétés informatives

Masse volumique

(mortier durci)NF EN 1015-10 ≥ 1.2 (de 1,2 à 1,7)

Granulométrie NF EN 1015-1 ≤ 2 mm

Épaisseur moyenne (mortier durci) 2 à 3 mm

Mode d’application Outillage Pelle crantée ou rouleau

Caractéristiques/normesdu mortier pour joints épais

Caractéristiques Fabricant (suivant fi che technique)

Résistance en

compression

(classe M)

NF EN P10-202

(DTU 20.1)

Compression 15 MPa à 28 jours

Flexion 4 MPa à 28 jours

Temps ouvert NF EN 1015-9 TO 2 h à 20 °C

Granulométrie 0 – 4 mm

Durée pratique

d’utilisation du

mortier frais

NF EN 1015-9 DPU : 5 h

Épaisseur moyenne (mortier durci) 10 à 12 mm

Mode d’application Outillage Truelle

Tableau 3caractéristiques

des mortiers

Tableau 3caractéristiques

des mortiers


13

2.2.3. Montage des corps d’épreuve (murets)

Le montage des corps d’épreuve a été réalisé conformément au paragraphe 7 de la norme EN 1052-1 (1998).

Les murets sont montés sur un socle consti-tué d’un UPN rempli de béton à haute per-formance servant de base au montage et permettant le transport des murets du lieu de fabrication au hall d’essai.

Le montage du premier rang de blocs sur le socle, est assuré par un lit de mortier univer-sel d’une épaisseur d’environ 10 à 15 mm. La pose des blocs suivants est réalisée par assises horizontales successives. Les joints horizontaux sont réalisés par étalement sur la surface de pose (voile ou parois), à l’aide de l’outil approprié. La rangée de blocs ainsi mise en place sert d’assise aux blocs du rang suivant. Les joints verticaux ne sont pas remplis.

Les mortiers ont été mis en œuvre suivant les recommandations préconisées par les fabricants de mortier. Cinq produits diffé-rents ont été utilisés :- 2 mortiers de montage à joints épais type

DTU 20.1 de marque différentes (Me1 et Me2) ;

- 4 mortiers de montage à joints minces de marques différentes (C1, C2, C3, C4).

Trois types d’outil ont été employés pour réaliser l’étalement et le calibrage du mor-tier sur les blocs :- les mortiers de montage à joints épais

(Me) sont mis en œuvre traditionnellement à l’aide d’une truelle ;

- le mortier de montage à joints minces (C1) est étalé à l’aide de la pelle crantée ;

- les mortiers de montage à joints minces (C2, C3, C4) à l’aide d’un rouleau applicateur.

L’épaisseur fi nale du mortier après montage de chaque rang est d’environ 10 mm pour le mortier épais, de 2 à 3 mm pour le mor-tier de montage à joints minces C1 et de 1 à 2 mm pour les mortiers de montage à joints minces C2, C3, C4.

Montage à la pelle crantée

La pelle crantée de largeur 200 mm utilisée pour l’application du mortier de montage à joints minces référencé C1 permet une dis-tribution constante et le calibrage du mor-tier sur le voile de pose des blocs. La partie dentelée de la pelle permet de réaliser des cordons plus importants au droit des parois longitudinales (voir fi gure 3 en annexe 1).

Montage au rouleau

Le rouleau applicateur de largeur 200 mm utilisé pour l’application des mortiers réfé-rencés C2, C3 et C4, permet une distri-bution continue et régulière des mortiers de montage à joints minces sur la surface rectifi ée des parois des blocs (D4) – (voir fi gure 2 en annexe 1).

1 000

200

300

500

1000

200

Plots demesuragedesdéplacements

Figure 1caractéristiques dimensionnelles du corps d’épreuve (en mm)

Figure 1caractéristiques dimensionnelles du corps d’épreuve (en mm)

14


Éléments de maçonnerie – Blocs creuxType de montage

- MuretsIdentifi cation

Fabricant et Dépt.d’origine

Catégorie de

tolérances

Classe de résistance déclarée

Voile de

pose

Nbre d’alvéoles

Type de mortierutilisé

Outilutilisé

Dimensionsdes muretsL x H x Ép

(cm)

Repéragedes

muretslors des essais

F1D1 B 60 Oui

6

(2 x 3)

Me 1

épaisTruelle

100 x 101 x 19.7 4

33 100 x 101 x 19.7 2

F1D3 B 60 Oui

6

(2 x 3)

C1

mincePelle

100 x 97 x 19.9 1

33 100 x 97 x 19.9 3

F2D1 B 40 Oui

6

(2 x 3)

Me 1

épaisTruelle

98 x 101 x 19.6 7

26 98 x 101 x 19.6 10

F2D4 B 40 Non

6

(2 x 3)

C2

minceRouleau

101 x 100 x 20.0 11

83 101 x 100 x 20.0 13

F2D4 B 40 Non

6

(2 x 3)

C3

minceRouleau

101 x 100 x 20.0 12

83 101 x 100 x 20.0 14

F3D1 B 40 Oui

8

(2 x 4)

Me 2

épaisTruelle

100 x 102 x 19.9 15

72 100 x 102 x 19.9 17

F3D4 B 40 Non

8

(2 x 4)

C4

minceRouleau

100 x 90 x 19.9 16

72 100 x 90 x 19.9 18

F4D1 B 40 Oui

9

(3 x 3)

Me 2

épaisTruelle

100 x 101 x 19.7 5

77 100 x 101 x 19.7 6

F4D4 B 40 Non

9

(3 x 3)

C2

minceRouleau

100 x 90 x 19.7 8

77 100 x 90 x 19.7 9

Tableau 4identifi cation des

corps d’épreuve (murets)

Tableau 4identifi cation des

corps d’épreuve (murets)

Détermination des sections de montage

Le pourcentage de vide des sections des éléments de maçonnerie est mesuré selon la norme NF EN 772-2 (mars 1999) « Métho-des d’essai des éléments de maçonnerie – Partie 2 : Détermination du pourcentage de vides dans les éléments de maçonnerie en béton (par empreinte sur papier) », par méthode de pesées.

Soit Au la surface brute de la section de mon-

tage (mm2) ;Ai la surface nette de la section de montage

ôtée des vides (mm2) ;Mp u la masse du papier découpé à la sec-

tion de l’assemblage (g) ;Mp v la masse du papier découpé représen-

tant la surface des vides (g).

Fabricant CatégorieSurface brute

Au

(mm²)

Mp u

(g)Mp v

(g)

Pourcentage de vides

pu

pv

M

M

(%)

Surface nette

pu

pvi Ax

M

M1A

(mm²)

F1 D1 97 400 57,2 36,6 6435 064

F1 D3 99 500 57,2 36,6 64

F2 D1 96 400 58,2 37,1 64 35 820

F2 D4 98 900 61,5 40,1 65 34 615

F3 D1 97 800 57,1 32,4 5841 076

F3 D4 97 700 57,1 32,4 58

F4 D1 96 900 57,7 37,2 64,534 400

F4 D4 97 000 57,7 37,2 64,5

Tableau 5surface nette

des blocs

Tableau 5surface nette

des blocs


15

Conservation et conditionnement des

murets

Après montage, les murets sont entrepo-sés à une température ambiante de 20 °C ± 5 °C pendant 28 jours (Voir fi gure 4 en annexe 1 : Séchage des murets en salle à température ambiante).

2.3. Essais

2.3.1. Application de la charge

Un mortier de surfaçage est réalisé 48 heu-res avant l’essai sur la partie supérieure des murets. La charge appliquée sur la par-tie supérieure des murets à l’aide de deux vérins permet, par l’intermédiaire d’une poutre métallique, de répartir uniformément la charge en tête de celui-ci.

Caractéristiques du matériel utilisé :• Groupe hydraulique : échelle 1 000 kN,

classe 1.• Vérins : simple effet, capacité 1 000 kN.• Vitesse de montée en charge : la vitesse

de montée en charge appliquée fpi,v entre chaque palier est de 25 MPa/min.

2.3.2. Mesurages en cours d’essai

Les murets sont équipés de dispositifs de mesurage afi n de déterminer les variations de hauteur telles que décrites dans la norme EN 1052-1. Pour cela, quatre capteurs de déplacement sont positionnés sur cha-que face des corps d’épreuve. La charge de compression est maintenue constante durant environ une minute afi n de consigner de manière automatique les déplacements et la charge appliquée (voir fi gures 1 et 2 du dispositif de mesurage en annexe 2).

2.3.3. Résultats sur murets

Les montages des assemblages ont été réa-lisés du 25 janvier 2007 au 9 février 2007, les essais de résistance en compression sur murets du 26 février 2007 au 13 mars 2007.

Le tableau 6 présente les résultats obtenus (charges, contraintes et déformations ver-ticales) réalisés pour chaque cas de fi gure sur deux corps d’épreuve (murets) mis en

œuvre avec les blocs du même fabricant et dans les mêmes conditions de montage.

2.3.4. Commentaires

− Globalement, à confi guration identique, les résultats font apparaître une certaine dispersion (ex : montage en mortier épais pour les fabrications F1 à F4 de 3,9 MPa à 5,7 MPa (dispersion qu’il faut minimiser au vu des résistances de blocs différentes et supérieure à celle de la classe annoncée pour une série de blocs).

− La série d’essais réalisés sur les blocs avec voile de pose du fabricant (F1) montés à l’aide de la pelle crantée montre une résis-tance comparable entre montage à joints épais F1 (D1) et joints minces F1 (D3).

− La série d’essais réalisés sur les blocs rec-tifi és sans voile de pose (F2) fait apparaître une légère différence entre mortier de mon-tage à joints minces et une légère baisse de la résistance par rapport au montage à joints épais pour le montage D4 (C3). À noter le résultat obtenu sur un des murets constitué des blocs F2 (D4) qui, sans raison apparente, est trop différent de la résistance attendue pour être pris en considération.

− Concernant les blocs de provenance F3, dont le voile de pose a été retiré, on constate également une légère diminution de la résistance pour le montage collé, par rapport au montage à joints épais.

− Les blocs de provenance F4, dont le voile de pose a également été retiré, montrent pour ce type de blocs à 3 rangées de 3 alvéoles, une cohérence de comporte-ment qui pourrait être expliquée par la structure du bloc qui comporte un nombre plus important de parois transversales.

− À noter pour l’ensemble des essais, la régularité des morphologies de rupture (voir annexe 2) qui se produit en forme de cône sur l’épaisseur du mur et qui indi-que une bonne répartition des charges en tête des corps d’épreuve ainsi qu’un bon comportement des corps d’épreuves sous l’action de la charge.

− Les résultats de déformation (voir annexe 3) n’appellent pas de commentaire particu-lier. Les valeurs obtenues sur les montages à joints minces et à joints épais sont qua-siment identiques pour une charge déter-minée. Ceci amène à déduire que seuls les blocs se déforment sous la sollicitation (les joints n’ayant pas d'impact).

16


Tableau récapitulatif des montages et des essais

Identifi cation des montages Résultats des essais

Fabricant et Dpt.

d’origineCatégorie

Classe de résistance

Voile de pose

Nbre d’alvéoles

Montage mortier

Résistance moyenne

normalisée(MPa)

Charge de

rupture (kN)

Contrainte à la rupture(N/mm2)

F133

D1 B 60 oui6

2 x 3

Me1

épais9.5

1 028

989

5.22

5.02

F133

D3 B 60 oui6

2 x 3

C1

mince9.8

1 050

948

5.28

4.76

F226

D1 B 40 oui6

2 x 3

Me1

épais6.8

592

888

3.08

4.62

F283

D4 B 40Non 6

2 x 3

C2

mince7.3

626

380

3.09

1.88(*)

F283

D4 B 40Non 6

2 x 3

C3

mince7.3

492

432

2.43

2.14

F372

D1 B (40) Oui8

2 x 4

Me2

épais12.0

1 110

1 140

5.58

5.73

F372

D4 B (40)Non 8

2 x 4

C4

mince10.9

846

992

4.25

4.98

F477

D1 B 40 Oui9

3 x 3

Me2

épais6.7

840

698

4.26

3.54

F477

D4 B 40Non 9

3 x 3

C2

mince7.7

756

738

3.84

3.75

(*) Muret ayant subi une rupture prématurée sans cause apparenteVoir Photos des ruptures en annexe 2 et courbes efforts/déformations en annexe 3.

Tableau 6résultats des essais

Tableau 6résultats des essais

2.4. Analyse des résultats

L’objectif de l’analyse est triple. Tout d’abord, il est de déterminer des valeurs pour le coef-fi cient global de sécurité N du DTU 20.1 pour les maçonneries montées à joints minces. Ensuite, nous ferons une comparaison entre le DTU et l’Eurocode 6 qui entrera prochai-nement en application. Enfi n, dans un der-nier temps, nous étudierons les éventuelles caractéristiques géométriques des blocs qui jouent un rôle dans la résistance à la com-pression des maçonneries.

2.4.1. Rappel de la méthode de calcul de la résistance à la compression des maçonneries selon le DTU 20.1

Avant de proposer des méthodes de détermi-nation du paramètre N, il est important de rap-peler la méthode de calcul actuelle de la résis-tance à la compression des maçonneries selon le DTU 20.1, afi n de comprendre son rôle.

La contrainte de compression admissible C en partie courante d’une paroi porteuse est obtenue en divisant la résistance à la com-pression du bloc par un coeffi cient de sécu-rité global N. La formule est la suivante :

NR

C (2.4. a)

Avec : C la contrainte de compression admissible

dans la maçonnerie ;R la résistance nominale à la compression

du bloc ;N le coeffi cient global de réduction.

La valeur du paramètre N dépend à la fois du type de bloc, du type de chargement et de l’élancement vertical du mur.

Actuellement, les valeurs de N indiquées dans le tableau suivant sont implicitement valables uniquement pour les maçonneries montées à joints épais de mortier (sauf pour le béton cellulaire).


17

Coeffi cient global N

MatériauxChargement

centréChargement

excentré

Briques creuses de terre cuite à faces de pose continues,

avec joints pleins7 10

Briques creuses de terre cuite à rupture de joints ou à joints partiels 9 11

Briques pleines ou perforées de terre cuite destinées à rester

apparentes ou à être enduites7 9

Blocs perforés de terre cuite à perforations verticales destinés

à rester apparents ou à être enduits7 9

Blocs pleins ou creux en béton de granulats courants 6 8

Blocs pleins ou creux en béton de granulats légers 6 8

Pierres de taille 8 10

Blocs de béton cellulaire autoclavé 8 10

Tableau 7valeurs actuelles du coeffi cient global N

Tableau 7valeurs actuelles du coeffi cient global N

2.4.2. Détermination du paramètre global de sécurité N pour les maçonneries montées à joints minces

Le coeffi cient N est un paramètre qui per-met de passer directement de la résistance à la compression des blocs à la résistance de calcul de la maçonnerie. Ce coeffi cient doit intégrer à la fois un coeffi cient de sécu-rité du matériau γm pris égal à 3, un facteur de réduction φ afi n de tenir compte d’un éventuel excentrement de la charge, que l’on prendra égal à 1 pour un chargement centré et de 0,75 en chargement excentré, et un facteur de passage entre la résistance des blocs et celle de la maçonnerie A. Le coefficient global N est donc donné par :

φγmA

N (2.4. b)

Nous avons décidé de déterminer expéri-mentalement la valeur du facteur de pas-sage A, et, dans le cas des éléments en béton, A est donc donné par le rapport entre la résistance caractéristique du bloc et la résistance expérimentale de la maçon-nerie :

exp

c

C

RA

(2.4. c)

AvecCexp la contrainte de résistance à la com-

pression expérimentale du muret ;Rc la résistance caractéristique à la com-

pression du bloc ;A le coeffi cient de passage.

Pour les essais effectués avec différents types de blocs, nous avons déterminé la résistance moyenne normalisée des blocs utilisés fb. Pour pouvoir déterminer la valeur du paramètre A, il est nécessaire de passer de la résistance moyenne normalisée fb à la résistance caractéristique des blocs Rc. Ce passage se fait par la formule :

χδβb

cf

R (2.4. d)

Avec :β le coeffi cient de passage de la résistance

caractéristique Rc à la résistance moyenne Rm avec β = 1,18 ;

δ le coeffi cient de forme ;χ le coeffi cient de conditionnement avec

χ = 1 dans le cas du béton de granulats courants.

18


À partir des essais, nous trouvons :- A = 1,68 pour les maçonneries à joints

épais ;- A = 2,25 pour les maçonneries à joints

minces.

On trouve alors les valeurs de N correspon-dantes :

N chargement centré

N chargement excentré

Joints épais 5,04 6,72

Joints minces 6,74 8,99

Conclusion

Pour les maçonneries en béton de granu-lats courants montées à joints minces, nous proposons de prendre N = 7 en chargement centré et N = 9 en chargement excentré.

2.4.3. Comparaison avec l’Eurocode 6

La méthode de calcul de la résistance à la compression selon l’Eurocode 6 est tout à fait différente de celle du DTU 20.1. Celle-ci se fait en deux phases bien distinctes. La première phase consiste à caractériser la résistance à la compression du mur fd et la seconde à tenir compte du type de char-gement via un facteur de réduction Φ. Le paramètre N que l’on cherche à déterminer selon l’Eurocode 6 doit tenir compte de ces deux étapes.

Selon l’Eurocode 6, la résistance de calcul à la compression fd de la maçonnerie en tenant compte des résistances et types de blocs et de mortiers est déterminée par les formules suivantes. Pour les maçonneries montées à joints épais, fd est égale à :

3,0m

7,0b

md ffK

1f

γ (2.4. d)

Pour les éléments en béton montés à joints minces, fd est donnée par :

85,0b

md fK

1f

γ (2.4. e)

Avec : γm le coeffi cient de sécurité ;K le facteur de forme ;

Tableau 8valeurs du coeffi cient global N déterminées expérimentalement

Tableau 8valeurs du coeffi cient global N déterminées expérimentalement

fb, la résistance moyenne à la compression du bloc ;

fm, la résistance caractéristique à la com-pression du mortier.

On prendra γm = 2,5 comme coeffi cient de sécurité (Éléments de catégorie 1, mor-tier performantiel, niveau de contrôle IL1), K = 0,4 pour les maçonneries en blocs de béton de granulats courants du groupe 1 montées à joints épais et K = 0,5 lorsqu’el-les sont montées à joints minces.

On ne considère que la résistance du mor-tier fm = 15 MPa.

On obtient les courbes suivantes :

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50 7,00 7,50 8,00

f b (MPa)

f d(MPa)

Joints épaisJoints minces

On calcule un rapport moyen de 1,38 entre la résistance de calcul de la maçonnerie montée à joint épais et à joints minces. Ce rapport est confi rmé par les essais effec-tués au CERIB, car nous avions mesuré un écart d’un facteur 1,34.

La fi gure 3 montre les valeurs expérimen-tales de la résistance à la compression des murets en fonction de la résistance moyenne normalisée des blocs mesurée (losanges et carrés), ainsi que la résistance caractéristique à la compression de la maçonnerie fk déterminée par l’Eurocode 6 (traits en continu et en pointillés).

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8 10 12 14Résistance des blocs (MPa)

Résistanceàlacompressiondelamaçonnerie(MPa

mortier traditionnel(expérimentale)

mortier colle (expériementale)

mortier traditionnel (EC6)

mortier colle (EC6)

Figure 2résistance de calcul

de la maçonnerie fd en fonction de la résistance moyenne

normalisée des blocs fb en béton de

catégorie 3 selon l’Eurocode 6

Figure 2résistance de calcul

de la maçonnerie fd en fonction de la résistance moyenne

normalisée des blocs fb en béton de

catégorie 3 selon l’Eurocode 6

Figure 3résistance de la maçonnerie en fonction de la résistance des

blocs et du type de mortier

Figure 3résistance de la maçonnerie en fonction de la résistance des

blocs et du type de mortier


19

L’Eurocode 6, qui prévoit une résistance à la compression plus faible pour les maçon-neries montées à joints minces par rapport aux joints épais, est validé par les résultats expérimentaux, réalisés sur des blocs en béton utilisés en France.

2.4.4. Étude de l’infl uence du voile de pose

Lors des différents essais, des blocs avec et sans voile de pose ont été testés. Rappe-lons que le rôle essentiel du voile de pose est de permettre une mise en œuvre aisée d’un mortier épais. La question a été posée de savoir si ce voile jouait un rôle dans la résistance de la maçonnerie. Mécanique-ment, le voile de pose ne sert pas à trans-mettre les efforts, seules les parois vertica-les sont sollicitées mécaniquement. La rup-ture des maçonneries est due au fl ambage des parois extérieures. Les fi gures réunies dans le tableau suivant montrent le fl am-bage de l’une de ces parois au cours d’un essai.

Les essais semblent montrer que seu-les les parois verticales et transversales à la face du mur permettent de rigidifi er de manière effi cace les parois extérieures. Si ces parois transversales sont fi nes et peu nombreuses, la maçonnerie aura une plus faible résistance qu’avec d’autres géomé-tries, à résistance de bloc équivalente. De plus, l’étude du tableau de résultats ne per-met pas de conclure que les blocs ou les maçonneries de blocs avec voile de pose ont une résistance supérieure à ceux qui en sont dépourvus.

Seuls les types de mortier (minces, épais) et la largeur des voiles transversaux semblent jouer un rôle.

1

2

3

4

Tableau 9fl ambage d’une paroi verticale

Tableau 9fl ambage d’une paroi verticale

20


ConclusionL’Européanisation du DTU 20.1 constitue une opportunité pour introduire la pose collée des blocs en béton (conformes à la NF EN 771.3 et à son complément national) à l’aide de mortiers colles (conformes à la NF EN 998.2).

Dans ce contexte, il s’est avéré nécessaire d’estimer le coeffi cient global N à introduire en complément de celui déjà existant pour les joints épais.

Les essais en laboratoire ont été réalisés sur des blocs en béton, marqués NF, prove-nant de quatre fabricants différents répartis géographiquement sur le territoire national et quatre fabricants de mortier. Les monta-ges ont été réalisés selon les préconisations des fabricants de mortier soit à l’aide d‘une pelle ou d’un rouleau et en choisissant l’un des modes de pose lorsque les deux étaient possibles.

Ce sont au total dix-huit essais de compres-sion qui ont été effectués sur murets. Ces essais ont permis de mettre en évidence les points suivants :- la dispersion des résultats observée sur

les joints minces est du même ordre de grandeur que celle observée pour les joints épais ;

- globalement, les résistances obtenues pour les joints minces sont légèrement inférieures à celles obtenues avec les joints épais, ce qui confi rme les hypothè-ses prises en compte par l’Eurocode 6 ;

- des valeurs du coeffi cient global de sécu-rité N sont proposées pour la pose collée des blocs en béton ; ces valeurs ont été déterminées à partir des essais et compa-rées à celles déduites de l’Eurocode 6 ;

- le voile de pose ne joue pas de rôle méca-nique.

BibliographieMontage des maçonneries de petits élé-ments à joints minces de mortier-colle.PCA/CERIB, CSTB, CTTB, SNMI, UNM décembre 1994.

Francis DRAN

Intérêt des maçonneries de petits éléments montées à joints minces.Rapport Technique CERIB n° 18, 12/1996.

Jean-Daniel MERLET

Innovation dans la maçonnerie : la techni-que de pose à joints minces.Cahiers du CSTB 3050 Livraison 390 juin 1998.

Francis DRAN

Blocs en béton pour maçonneries montées à joints minces : défi nition et processus.Rapport Technique CERIB n° 39, 1998.

Paul SAUVAGE et Sylvain POUDEVIGNE

Intégration de la pose collée des blocs en béton dans le DTU 20.1Rapport Technique CERIB n° 81.E, 2006


21

Annexe 1 - Mise en œuvre des murets

Figure 1blocs utilisés pour le montage des murets

Figure 1blocs utilisés pour le montage des murets

Figure 2montage d’un muret à l’aide du rouleau

Figure 2montage d’un muret à l’aide du rouleau

22


Figure 3montage d’un

muret à l’aide de la pelle

Figure 3montage d’un

muret à l’aide de la pelle

Figure 4murets en salle

de séchage à température

ambiante

Figure 4murets en salle

de séchage à température

ambiante


23

Annexe 2 - Morphologie des ruptures

Figure 1presse d’essaiFigure 1presse d’essai

Figure 2muret en place avec dispositif de mesurage

Figure 2muret en place avec dispositif de mesurage

24


Figure 3rupture muret n° 1





25

Figure 5rupture muret n° 3Figure 5rupture muret n° 3


26







27



28




Figure 12rupture muret

n° 10


n° 10


29





30



n° 13


n° 13


n° 14


n° 14


31





32



n° 17


n° 17


n° 18


n° 18


33

Annexe 3 - Courbes des déformations verticales

M uret 1 déform ations en fonction de la charge app liquée

0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,140

0,160

0 100 200 300 400 500 600 700 800charge en kN

défo

rmat

ions

en m

m

m oyenne face Am oyenne face Bm oyenne


0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,140

0 100 200 300 400 500 600 700charge en kN

défo

rmat

ions

en m

m


Figure 1courbes des déformations verticales sur muret n° 1




34



0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0 100 200 300 400 500 600 700charge en kN

défo

rmat

ions

en m

m



0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,140

0 100 200 300 400 500 600 700charge en kN

défo

rmat

ions

en m

m


Figure 3courbes des

déformations verticales sur muret

n° 3

Figure 3courbes des


n° 3

Figure 4courbes des


n° 4

Figure 4courbes des


n° 4


35


0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,140

0,160

0 100 200 300 400 500 600charge en kN

défo

rmat

ions

en m

m



0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0 100 200 300 400 500 600 700charge en kN

défo

rmat

ions

en m

m






36



0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,140

0,160

0,180

0 100 200 300 400 500 600charge en kN

défo

rmat

ions

en m

m



0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,140

0,160

0 100 200 300 400 500 600charge en kN

défo

rmat

ions

en m

m


Figure 7courbes des


n° 7

Figure 7courbes des


n° 7

Figure 8courbes des


n° 8

Figure 8courbes des


n° 8


37


0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,140

0,160

0,180

0 100 200 300 400 500 600charge en kN

défo

rmat

ions

en m

m



0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,140

0,160

0,180

0 100 200 300 400 500 600charge en kN

défo

rmat

ions

en m

m






38



0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0 100 200 300 400 500 600charge en kN

défo

rmat

ions

en m

m



0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,140

0,160

0,180

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450charge en kN

défo

rmat

ions

en m

m


Figure 11courbes des


n° 11



n° 11



n° 12



n° 12


39


0,000

0,010

0,020

0,030

0,040

0,050

0,060

0,070

0,080

0,090

0 50 100 150 200 250 300charge en kN

défo

rmat

ions

en m

m



0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0 50 100 150 200 250 300 350charge en kN

défo

rmat

ions

en m

m






40



0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,140

0,160

0,180

0 100 200 300 400 500 600 700charge en kN

défo

rmat

ions

en m

m



0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0 100 200 300 400 500 600 700charge en kN

défo

rmat

ions

en m

m




n° 15



n° 15



n° 16



n° 16


41


0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,140

0,160

0,180

0 100 200 300 400 500 600 700charge en kN

défo

rmat

ions

en m

m



0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0 100 200 300 400 500 600 700charge en kN

défo

rmat

ions

en m

m






www.cerib.com

Centre d’Études et de Recherches de l’Industrie du BétonBP 30059 – Épernon Cedex – France • Tél. 02 37 18 48 00 – Fax 02 37 83 67 39 E-mail [email protected] – www.cerib.com

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Justiﬁ cation du coefﬁ cient global de sécurité (N) … · Mesurages en cours d’essai .....15 2.3.3. Résultats sur murets ... dans l’Eurocode 6, présente un certain nombre