L'utilisation des composites dans la construction est de plus en plus importante car ces matériaux présentent des atouts indiscutables comme par exemple un très bon rapport performance / poids, une bonne résistance aux agents chimiques ou une facilité de mise en œuvre. Cependant, leur essor est ralenti par certaines faiblesses dont une des plus importantes est leur souplesse qui induit des déplacements élevés en phase d'utilisation et des risques d'instabilités importants qui ne permettent pas d'exploiter tout le potentiel de ces matériaux.

Dans le cas d'éléments de structure fléchis, une des solutions face à ce problème consiste à associer les profilés composites à une dalle en béton armé. Des études antérieures ont montré l'efficacité de cette solution innovante au moyen d'essais dans différentes conditions de chargement.

Dans cette étude, nous avons testé des éléments structuraux associant des poutrelles composites fibres de verre / résine polyester et des dalles en béton armé. La connexion des deux matériaux est réalisée au moyen de butées mécaniques, solution technique traditionnelle analogue aux goujons des structures mixtes acier-béton) ou bien par collage, solution technique innovante.

Les matériaux constitutifs ont d'abord été caractérisés : en traction pour les profilés composites, en compression et en traction pour le béton. Puis, les propriétés d'interface ont été déterminées au moyen d'essais push-out. Le mode de ruine est un mode mixte : cisaillement béton et adhérence béton / composite. La résistance moyenne au cisaillement dans le cas du collage est de l'ordre de 2 MPa mais présente une variabilité importante provenant très certainement de petits défauts géométriques des corps d'épreuve. Une amélioration a pu être proposée.

Ces différents résultats ont permis de concevoir 2 poutres différentes de 2 mètres de portée: l'une utilisant les butées et l'autre le collage. Ces poutres, ainsi que le profilé composite seul, ont été testées en flexion 3 points sous chargement statique jusqu'à la ruine. Les résultats montrent l'apport de la dalle sur la rigidité, la résistance et le mode de ruine des structures et confirment le bon fonctionnement mécanique de ce système hybride. La rupture est obtenue par instabilité locale dans la zone d'appui dans le cas du collage et par rotule plastique (écrasement du béton) dans la zone centrale dans le cas des butées, la valeur de la charge maximale étant quasiment la même dans les deux poutres mixtes. Aucune amorce de ruine n'a pu être observée à l'interface. En outre, le collage induit une plus grande rigidité que la connexion par butées mécaniques et une distribution de contrainte à l'interface qui limite le risque de fissuration en traction excessive de la dalle.

Un modèle existant de poutres multicouches est finalement utilisé pour simuler le comportement des poutres testées. La comparaison entre les résultats de calculs et les mesures montre une précision acceptable de l'outil et souligne les points à améliorer. En particulier, si l'hypothèse d'adhérence parfaite est suffisante dans le cas du collage en raison de la forte rigidité de l'adhésif utilisé et de la faible épaisseur du joint de colle, elle s'avère discutable et perfectible dans le cas des butées qui autorise un glissement entre la dalle et le profilé. Une modélisation par poutre mixte en interaction partielle devrait être plus précise dans ce cas, notamment en ce qui concerne la distribution des contraintes normales à proximité de l'interface.