PROJET NATIONAL BEFIM
Bétons de fibres métalliques

1 . Rappel de l'objectif

Le Projet National VNB (Voies Nouvelles du matériau Béton) achevé en 1993 a commencé à développer quelques recherches sur les bétons de fibres métalliques mais de manière assez limitée.

De 1993 à 1995, une demande accrue de la profession sur l'évaluation des applications industrielles potentielles des bétons de fibres métalliques a été à l'origine de la création de ce Projet National BEFIM. L'autre objectif de BEFIM a été de valider les recommandations de l'AFREM (Association Française de Recherche et d'Essai sur les Matériaux et les Structures) intégrée dans l'AFGC (Association Française de Génie Civil) relatives au dimensionnement des structures en BFM.

Le contexte et les objectifs ainsi évoqués, expliquent que le PN BEFIM a été beaucoup plus orienté "développements industriels" que "recherche".

2 . Programme réalisé

Les projets traités s'articulaient autour de six grands thèmes :

· Thème 1 : Dallages industriels et pistes aéroportuaires - un projet :

L'objectif principal de ce projet était de comparer le comportement mécanique d'un dallage industriel en BFM à l'échelle grandeur avec les résultats de calcul utilisant les règles de dimensionnement proposées par l'AFREM.

· Thème 2 : Pieux pour fondations profondes - un projet :

Etude de la possibilité d'étendre en zone sismique l'utilisation des pieux en béton fibré forés à la tarière creuse, actuellement utilisés en zone non sismique. Les pieux étudiés étaient à l'échelle 1 et représentatifs des pieux industriels. Cette étude a permis également de valider les méthodes de dimensionnement préconisées par l'AFREM.

· Thème 3 : Soutènements et revêtements - trois projets :

Etude de l'utilisation des BFM dans les voussoirs préfabriqués de tunnel. Des essais comparatifs sur des voussoirs échelle 1 en BFM et en béton armé traditionnel (au ferraillage couteux) ont été utilisés permettant parallèlement la validation des méthodes de dimensionnement préconisées par l'AFREM.

Mise au point d'essais in situ devant permettre de caractériser les propriétés mécaniques au jeune âge des bétons de fibres projetés, leur adhérence avec le support et leur étanchéité.

Mise au point d'un essai mécanique permettant de caractériser les BFM très résistants au jeune âge.

· Thème 4 : Bétons projetés en travaux de réparation - deux projets :

Etude de l'efficacité mécanique d'un renforcement par B.F.M. de structures en béton armé fissurées.

Etude du renforcement de buses métalliques corrodées par une coque mince, non adhérente, en BFM.

· Thème 5 : Composants de structures préfabriqués - un projet :

Développement d'éléments minces en BFM pour panneaux de façades.

· Thème 6 : Comportement des structures en BFM fissurées soumises à la fatigue (statique et oligo-cyclique) et au fluage

Etude transversale dont l'objectif était d'améliorer les règles de dimensionnement de l'AFREM, validées en statique, en prenant ici en compte la fatigue et le fluage.

3 . Partenaires

ABROTEC - ALPES ESSAIS - ATILH - AXIM - BEKAERT - BONNA - BORIE SAE - BUREAU VERITAS - CAMPENON BERNARD SGE - CEBTP - CERIB - CETU - CSTB - ENTPE (Laboratoire Génie Civil et Bâtiment) - EUROSTEEL - FNTP - FREYSSINET - GFC - GTM - INSA LYON - IUP GENIE CIVIL ET INFRASTRUCTURES (Université de Cergy Pontoise) - IUT 1 GRENOBLE - LAMH/Université d'Artois - LCPC - L2M-Université Lyon 1 - LERM - LMDC TOULOUSE - RATP - SABLA - SEVA - SIFAC - SNCF - SOLFIBRES - SPIE BATIGNOLLES - STRRES - SNESI.

4 . Coût et durée

Le coût total du projet s'élève à 2.371.186 € HT (15.553.961 F HT) dont une aide de la DRAST de 479.624 € HT (3.146.126 F HT), des apports en nature 1.385.165 € HT (9.086.085 F HT) et des cotisations 506.398 € HT (3.321.750 F HT).

Durée : 1995 - 2001

5 . Organisation

Président : Roger LACROIX (Ancien Président de la Commission de Normalisation BAEL - BPEL),

Directeur Technique : Pierre ROSSI,

Suivi IREX : Jacques CORTADE.

6 . Résultats et conclusion

Le PN BEFIM a eu une double retombée :

Il a permis de créer une véritable dynamique française autour des BFM donnant, d'une part, l'occasion aux différents acteurs de la profession d'en connaître les spécialistes et leur domaine de compétence et, d'autre part de les sortir de leur "ghetto" technique et de présenter ainsi des alternatives intéressantes pour un certain nombre de problèmes industriels.

Des résultats importants et directement utilisables dans la pratique ont été obtenus notamment :

- le dimensionnement simplifié des dallages industriels,

- le dimensionnement des pieux forés en BFM basé sur les recommandations de l'AFGC,

- l'utilisation de voussoirs préfabriqués de tunnel en BFM,

- l'emploi des BFM projetés performants au jeune âge pour effectuer des revêtements provisoires de tunnel (creusés par la méthode dite "autrichienne"),

- la mise au point d'essais de caractérisation in situ des BFM projetés (auscultation dynamique - maturométrie),

- le renforcement des buses métalliques corrodées par une coque mince, non adhérente, en BFM projeté,

- la réparation par BFM projeté des structures fissurées en béton armé,

- la réalisation de panneaux de façade préfabriqués en béton de sable renforcé de fibres métalliques,

- la prise en compte du comportement en fatigue et en fluage dans le dimensionnement d'un élément de poutre en BFM fissuré en service.

En conclusion, il n'existe plus aujourd'hui aucune limitation technique dans l'utilisation des BFM. L'on maîtrise la rhéologie des BFM quel que soit le pourcentage de fibres utilisées (ainsi il est aisé de concevoir un BFM autoplaçant contenant 160 kg/m3 de fibres métalliques, si on le désire) et l'on dispose de méthodes de dimensionnement pertinentes et validées.

7 . Publications

Un livre «Le développement industriel des bétons de fibres métalliques, Conclusions et recommandations», publié aux Presses de l'Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 28 rue des Saint-Pères 75007 Paris donne aux professionnels intéressés toutes les informations pratiques et utiles.

Le PN BEFIM a donné lieu, pour chaque projet, à un certain nombre de rapports intermédiaire et d'un rapport final dont voici la liste :

Rapports de recherche

Thème 1 :

DURAND G. - Alpes essais (version 1), (janvier 1997), "Dallage expérimental - Saint André de Corcy - Essais de chargement", N° BFM/97/1/01

DURAND G. - Alpes essais (version 1), (février 1997), "Dallage expérimental - Saint André de Corcy - Essais de poinçonnement - flexion et déflexion sur dalle 60X60X10", N° BFM/97/1/02

DURAND G. - Alpes essais (version 1), (février 1997), "Dallage expérimental - Saint André de Corcy - Synthèse des résultats et conclusions", N° BFM/00/1/03

CHANVILLARD G., FERON C. - ENTPE, (février 2000), "Mise au point d'un essai de fissuration, pur retrait gêné", N° BFM/00/1/04

CHANVILLARD G., FERON C. - ENTPE, (février 2000), "Dallages industriels - Rapport final - Essais de fissuration par retrait gêné", N° BFM/00/1/05

Thème 2 :

FOURE B. - CEBTP, (mai 1997), "Résistance à l'effort tranchant - Etude préliminaire", N° BFM/97/2/01

FOURE B. - CEBTP, (mai 1997), "Résistance à l'effort tranchant - Rectificatif", N° BFM/97/2/02

FOURE B. - CEBTP, (mai 1997), "Comportement des pieux en béton de fibres métalliques soumis à un chargement oligocyclique et à l'effort tranchant - Rapport partiel", N° BFM/97/2/03

FOURE B. - CEBTP, (novembre 1998), "Pieux en zone sismique - Résistance à l'effort tranchant - Rapport intermédiaire", N° BFM/98/2/04

FOURE B., MAOUCHE N.- CEBTP, (mai 1999), "Pieux en zone sismique - Résistance à l'effort tranchant - 2ème Rapport intermédiaire", N° BFM/98/2/05

FOURE B., MAOUCHE N. - CEBTP, (août 2000), "Pieux en zone sismique - Résistance à l'effort tranchant - Rapport final", N° BFM/00/2/06 (2 volumes)

FOURE B. - CEBTP, (septembre 2000), "Pieux en zone sismique - Rapport de synthèse pour les pieux", N° BFM/00/2/07

Thème 3 :

FORGERIT H. - CETU (1996) "Mise au point d'essais mécaniques in situ permettant de caractériser les propriétés mécaniques aux jeunes âges, l'adhérence au terrain et l'étanchéité du béton projeté fibré", N° BFM/96/3/00

DURAND G. - ALPES ESSAIS (mars 1997 - version 1) "Tunnel SNCF-St Martin la Porte - Béton projeté renforcé de fibres, béton normal, béton RIG", N° BFM/97/3/01

HAMELIN P., FERRIER E., FORGERIT H. - LM2S (octobre 1996) "Le béton de fibres projeté - Rapport partiel", N° BFM/96/3/02

HAMELIN P., FERRIER E., LAGARDE G., FORGERIT H. - L2M - CETU (juin 1997 - version 1) "Mise au point d'essais mécaniques in situ permettant de caractériser les propriété mécaniques du béton fibré projeté au jeune âge, l'adhérence entre le béton fibré projeté et la paroi, l'étanchéité du béton fibré - Rapport provisoire", N° BFM/98/3/03-1

HAMELIN P., FERRIER E., LAGARDE G., FORGERIT H. - L2M - CETU (février 1998 - Rapport définitif) "Mise au point d'essais mécaniques in situ permettant de caractériser les propriétés mécaniques du béton fibré projeté au jeune âge, l'adhérence entre le béton fibré projeté et la paroi, l'étanchéité du béton fibré", N° BFM/98/3/03-2

TOUTLEMONDE F., SCHALLER I., ROSSI P. - LCPC, (avril 1997 - mai 1997) "Expérimentation à l'échelle 1 de voussoirs de tunnel préfabriqués en béton armé et béton de fibres - Rapport d'étape et Rapport final", N° BFM/97/3/04-1 et 2

FORGERIT H., (avril 1998), "Mise au point d'essais in situ permettant de caractériser les propriétés mécaniques aux jeunes âges, l'adhérence au terrain et l'étanchéité du béton projeté fibré", N° BFM/98/3/03-3

DURAND G. - ALPES ESSAIS, (mars 1997), "Tunnel SNCF - St Martin de la Porte - Béton projeté renforcé de fibres - Béton normal - Béton RIG", N° BFM/97/3/05

QUIERTANT M., TOUTLEMONDE F. DUBROCA S. - LCPC (avril 2000), "Expérimentation en flexion à l'échelle 1 de voussoirs de tunnel préfabriqués en béton armé et béton de fibres" N° BFM/00/3/06-1

QUIERTANT M., TOUTLEMONDE F. DUBROCA S. - LCPC (septembre 2000), "Expérimentation en flexion à l'échelle 1 de voussoirs de tunnel préfabriqués en béton armé et béton de fibres" N° BFM/00/3/06-2

TOUTLEMONDE F., ATASSI F., QUIERTANT M. - LCPC - ENTPE (septembre 2001), "Caractérisation du béton des voussoirs du tunnel BA et BFM", N° BFM/01/3/07

Thème 4 :

FOURE B. - CEBTP, (avril 1997), "Renforcement des structures en béton fissurées - Etude préliminaire", N° BFM/97/4/01

FOURE B. - CEBTP, (septembre 1997), "Renforcement des structures en béton fissurées - complément d'étude et dossier de fabrication", N° BFM/97/4/02

FAURE P., MAGUET A., CHANVILLARD G., VINCENS A. - FREYSSINET - ENTPE - CEMEREX, (janvier 1998), "Renforcement de buses métalliques par coques très minces en BFM projeté", N° BFM/97/4/03

COLLIN B. - LREP, "Renforcement de structures en béton fissurées - étude préliminaire", N° BFM/97/4/04

FOURE B. - CEBTP, (novembre 1998), "Renforcement de structures en béton fissurées - Rapport intermédiaire", N° BFM/97/4/05

GRANJU J.L. - LMDC Toulouse, (décembre 1998), "Action transversale - Comportement différé (fatigue et fluage) d'éléments en BFM fissurés - Rapport partiel", N° BFM/994/06

COLLIN B. - LREP (Le Bourget), (octobre 1999), "Comportement mécanique en flexion de poutres en béton armé fissurées réparées par projection de béton de fibres métalliques", N° BFM/99/4/07

FUZIER - FREYSSINET INTERNATIONAL (novembre 2000), "Renforcement buse métallique par coque mince non adhérente de béton de fibres métalliques projeté - Rapport de synthèse", N° BFM/00/4/08

FOURE B., GRANJU J.L. - CEBTP - LMDC - IUT Cergy-Pontoise, (novembre 2000), "Renforcement par BFM projeté d'une structure en béton armé fissurée - Action transversale : comportement différé de poutres en BFM fissurées", N° BFM/00/4/09

GRANJU J.L. - LMDC Toulouse, (novembre 2000), "Action transversale : comportement différé (fatigue et fluage) d'éléments en BFM fissurées", N° BFM/00/4/10

FOURE B., - CEBTP, (mars 2001), "Renforcement par béton projeté des structures en béton fissurées (3 volumes)", N° BFM/00/4/11

Thème 5 :

CHANVILLARD G., PEIFFER G., BOUCHERET J.M., GIRAUDON G. - ENTPE - PONT A MOUSSON - SEVA - GFC, (avril 1997), "Eléments minces de bâtiment en béton de sable renforcé de fibres de fonte amorphe - rapport final", N° BFM/97/5/01

ROSSI P., GUERRIER F. - LCPC, (juin 1997), "Composants de structure préfabriqués - Poutre en T inversé précontrainte", N° BFM/97/5/02

ROSSI P. - LCPC, (novembre 1997), "Etude technico-économique de pannes préfabriquées en BFM", N° BFM/00/5/03

Thème 6 :

ROSSI P. - LCPC, (octobre 1999), "Optimisation des formules de bétons de fibres", N° BFM/99/6/01

RIVILLON Ph., MESUREUR B. - CSTB, (octobre 99 - version 1), "Action transversale - Etude en fatigue de pointe en BFM", N° BFM/99/6/02

CLEMENT J.L. - LCPC, (novembre 2000), "Essais de fatigue sur poutrelles préfissurées en béton de fibres", N° BFM/00/6/03

GRANJU J.L. - LMDC, (novembre 2000), "Action transversale : comportement différé (fatigue et fluage) d'éléments en BFM fissurés", N° BFM/00/6/04

Rapports de synthèse

LCPC - EUDIL - ENTPE - SOLEN ESSAIS - CEBTP - LMM-IUT LYON, (septembre 2001), "Rapport de synthèse des résultats du PN BEFIM", N° BFM/01/01

LCPC - EUDIL - ENTPE - SOLEN ESSAIS - CEBTP - LMM-IUT LYON, (décembre 2001), "Conclusions et recommandations", N° BFM/01/02

Institut pour la Recherche appliquée et l'EXpérimentation en génie civil

IREX  9, rue de Berri - 75008 Paris - Tél. : 01 44 13 32 79 - Fax. : 01 43 59 41 93

E-mail : contact@irex.asso.fr - Site Internet : www.irex.asso.fr - Conception et Design : Nicolas MICHEL - Dernière modification : 21 mars 2012