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Revue des Composites et des Matériaux Avancés

1169-7954
 

 ARTICLE VOL 22/2 - 2012  - pp.219-236  - doi:10.3166/rcma.22.219-236
TITRE
Conception d’un ancrage par collage optimisé. Utilisation de la dépendance du comportement de l'adhésif vis-à-vis de la pression hydrostatique

TITLE
Design of an optimized adhesively bonded joint. Use of the hydrostatic pressure influence on the adhesive's behaviour

RÉSUMÉ

La technique du collage structural s’avère être de plus en plus utilisée dans le domaine du génie civil, que ce soit dans le cadre de travaux de renforcements pour le collage d’éléments additionnels ou que ce soit dans le cadre de la réalisation de nouvelles structures en remplacement des techniques d’assemblages usuelles. Le collage structural induit cependant des concentrations de contraintes aux extrémités du joint collé et de nombreux auteurs se sont attachés à les étudier pour les réduire et par conséquent augmenter la capacité de l’assemblage, voire sa durée de vie. Toutes ces études concernent l’optimisation du transfert des efforts par collage. On s’intéresse ici à l’étude du rôle de la pression hydrostatique sur les capacités ultimes des adhésifs utilisés. Celle-ci permet de nous concentrer ensuite sur une nouvelle forme de joint collé, à savoir, le joint « courbe », qui permet de créer naturellement une composante de compression hors plan du joint collé en extrémité. Dans un premier temps, une modélisation en mécanique linéaire classique est conduite pour étudier l’influence de différents paramètres géométriques sur les contraintes, puis nous nous intéressons à la mécanique de la rupture pour étudier la propagation d’éventuelles fissures pour cette nouvelle géométrie. Après une étude théorique, nous présentons quelques essais quasi statiques comparant joint plan et joint courbe. Les résultats de ces investigations sont ensuite exploités au regard des divers développements théoriques exposés. Un brevet vient d’être déposé pour cette nouvelle géométrie, et des essais additionnels sont en cours de réalisation, mais le joint courbe semble prometteur.



ABSTRACT

Structural adhesive bonding is getting very popular in civil engineering either for strengthening operations involving the bonding of external reinforcements or to replace traditional assembly techniques in new structures. However adhesive bonding induces stress concentrations at the edges of the joint, and many studies were undertaken in order to reduce these phenomena and increase the capacity and service life of the assembly. A crucial issue is to optimize shear stress transfer in adhesively bonded joints. This paper investigates the role of hydrostatic pressure on the ultimate capacity of epoxy adhesives used in civil engineering. This led us to investigate a new curved joint geometry that naturally creates compressive stresses at the edge of the joint. In a first part, classical modelling is conducted to determine how the geometry affects the stress field within the joint. Then, fracture mechanics is used to investigate crack propagation. Complementary experimental investigations are finally presented, i.e., quasi-static tests which compare classical shear lap joints to curved joints. Experimental results are thus exploited using the abovementioned modelling.



AUTEUR(S)
Sylvain CHATAIGNER, Jean-François CARON, Christophe AUBAGNAC

MOTS-CLÉS
ancrage courbe, pression hydrostatique, collage structural.

KEYWORDS
curved joint geometry, stress optimization, hydrostatic pressure.

LANGUE DE L'ARTICLE
Français

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