Prédiction de la fissuration par déformation de retrait gêné
Fissuration par retrait gêné dans les ouvrages en béton armé

La fissuration par retrait gêné est à l’origine de l’ordre de 20 % des désordres constatés dans les structures en béton armé. Ces désordres ont plusieurs conséquences d’ordre esthétique ou structurel. D’un point de vue structurel, cette fissuration n’engendre que très rarement une rupture partielle de la structure (on peut avoir par exemple un décollement d’éléments de l’ouvrage, comme dans les éléments de façade). Par contre, les conséquences sont plus importantes sur la durabilité de la structure ou l’aptitude au service de structures où le béton joue un rôle d’étanchéité. Concernant la durabilité (toutes les structures sont concernées), les fissures favorisent, par exemple, la pénétration d’éléments agressifs tels le dioxyde de carbone (mécanisme de perméation, diffusion) ou les ions chlorures (mécanisme de diffusion, advection), conduisant à la corrosion précoce des armatures. Concernant l’étanchéité, les structures impliquées sont :

• les barrages ;

• les revêtements de tunnel en béton ;

• les réservoirs ;

• les enceintes de confinement de bâtiments de réacteurs de centrales nucléaires, etc.

En termes de débit de fuite, il est possible de montrer que celui-ci est proportionnel à l’ouverture de fissure au cube !

Si la fissuration estimée est trop compromettante, il convient d’y remédier soit en injectant les fissures (augmentant le coût de l’ouvrage par la nécessité d’opérations supplémentaires, pouvant également entraîner des retards sur les travaux), soit par une réparation en couche mince. Il convient également de veiller à la compatibilité dimensionnelle (retrait) entre la structure initiale et le matériau utilisé pour l’injection ou la réparation sous peine que ces derniers fissurent à nouveau !

Si le calcul de structure est aujourd’hui enseigné dans tous les établissements formant des ingénieurs, la fissuration induite par le retrait gêné n’est malheureusement souvent que partiellement abordée. De même, dans la réglementation actuellement utilisée usuellement dans les structures en béton armé (Eurocode 2), s’il est clairement indiqué qu’elle doit être prise en compte, aucune méthodologie claire n’est proposée.

Ainsi, après avoir défini les déformations de retrait (mécanismes, paramètres influents, amplitude des déformations), il est indiqué en fonction de la structure et de la composition des matériaux utilisés, quelle déformation de retrait doit être considérée. Ensuite, des éléments pour prédire les risques de fissuration sont présentés. Il en résulte que le calcul est très complexe en réalité (celui-ci fait l’objet à l’heure actuelle de travaux de recherche dans le monde). Ainsi, le risque de fissuration par retrait ne dépend pas uniquement de la déformation de retrait ! Un calcul plus précis passe par des simulations numériques aux éléments finis qui ne sont pas présentées dans le présent document. Enfin, des dispositions constructives et au niveau du matériau sont données afin de limiter les risques de fissuration par retrait.

La convention de signe utilisée est la suivante : les déformations d’extension et les contraintes de traction sont négatives ; les déformations de contraction et les contraintes de compression sont positives. C’est la convention de signe utilisée usuellement en Génie Civil. Elle est l’inverse de celle utilisée en résistance des matériaux.