Selon la synthèse d'un audit remis récemment au gouvernement, 7% des ponts du réseau routier national non concédé à des sociétés privées pourraient présenter “ à terme, un risque d'effondrement ”. Nombre de ces ouvrages construits présentent des pathologies et leur remplacement apparaît parfois comme inévitable. Les ponts mixtes sont un solution constructive alternative efficace, économique, écologique de par son bilan carbone. De plus, ils peuvent permettre de valoriser des bois “locaux”, tel que le douglas, un bois naturellement durable dont la production française ne cesse de croître. Efficace car l'optimisation de la mixité des matériaux bétons et bois par collage permet d'économiser sur les quantités de matière mises en œuvre, et économique car le délai de construction est très court, et les porteurs en bois sont plus légers que les ouvrages initiaux en béton.

Le collage bois/béton a déjà fait l'objet d'un fort investissement scientifique, notamment 3 thèses portées par le laboratoire Navier. Pour aboutir à une mise en œuvre fiable et économique, des études complémentaires doivent être réalisées. Le matériau porteur en bois doit être dimensionné pour reprendre notamment les sollicitations locales de cisaillement et de compression transversale. Un matériau bois reconstitué, type LVL (Laminated Veneer Lumber) composé de feuilles de placage d'une épaisseur d'environ 3 mm présente la possibilité d'être optimisé vis-à-vis de ces sollicitations comme tout matériau composite. L'optimisation de ces structures doit également passer par une modélisation plus fine de comportement long terme dépendant des conditions de température et d'humidité. Dans les Eurocodes, la durée de projet pour la vie d'un pont est de 100 ans, et il n'existe pas de combinaison d'actions intégrant les variations dimensionnelles dues à l'humidité.

Un consortium composé du CEREMA, du LaBoMaP, et du GC2D développe une approche croisée pour valider ce type de réalisation. S'appuyant sur l'expertise du CEREMA dans la conception des ponts, le LaBoMaP travaille à optimiser les éléments porteurs en LVL au niveau de la qualité de chaque lamellation, de l'orientation de chaque feuille de placage dans le multiplis composite, et enfin au niveau de la géométrie de la poutre. La diffusion hydrique dans les porteurs en bois, ainsi que des profils thermiques dans le tablier béton engendrent tous deux des variations dimensionnelles. L'intégration des champs de déformation thermique et hydrique permet de définir les conditions de sollicitations thermo-hydriques maximales rencontrées pour un ouvrage d'art. La différence de nature de matériaux, ainsi que les sensibilités différentes à l'environnement vont faire apparaître des contraintes de cisaillement dans l'interface collée. Ces contraintes seront différentes selon les directions d'orthotropie du matériau bois à l'interface.

Ce papier présente les premiers résultats d'essais de cisaillement type « push-out » ainsi que les résultats de simulation numérique associés. Les résultats des essais seront comparés selon le type d'élément porteur bois (classique lamellé-collé ou LVL). S'appuyant sur la méthode des éléments finis, le développement présenté utilise des éléments spécifiques à la gestion des interfaces, comme les éléments « joint ». La comparaison des résultats expérimentaux et numériques permettra de valider la simulation mécanique de l'interface, la diffusion hydrique et thermique dans les deux matériaux, et finalement le comportement mécanique global de l'éprouvette en essais de laboratoire instantané. L'objectif final sera de quantifier l'impact sur le comportement instantané d'un champ de cisaillement initial non nul qui pourrait être induit par les variations dimensionnelles.