Depuis de nombreuses années, les techniques de renforcement de structures en béton armé (BA) par collage de polymères renforcés de fibres (PRF) trouvent un important champ d'applications dans le renforcement parasismique des poteaux en BA. Le chemisage par PRF confine le noyau du poteau et permet d'augmenter sa résistance et sa ductilité. Il possède par ailleurs les avantages des matériaux composites à savoir une facilité de mise en œuvre, un excellent rapport poids/résistance et l'insensibilité à la corrosion. Bien que de nombreux travaux expérimentaux et de modélisation aient été consacrés à l'étude de l'effet de confinement du PRF sur le comportement des poteaux en BA, la réalisation de simulations réalistes de la réponse structurelle de tels éléments présente encore de nombreuses difficultés liées aux modèles de comportement peu aptes à reproduire précisément la réponse mécanique du béton confiné.
Dans ce travail de recherche, un modèle de comportement élasto-plastique avec endommagement est développé pour reproduire la réponse mécanique du béton sollicité suivant un chemin triaxial de contraintes. Ce modèle prend en compte différents mécanismes caractéristiques du comportement des bétons tels que les déformations irréversibles via son caractère plastique ou l'endommagement dû à la microfissuration avec une dissymétrie traction/compression ; mais le cœur du travail se trouve dans l'attention particulière portée à la bonne description de la sensibilité au confinement d'une part et à la restitution du caractère dilatant ou contractant du béton d'autre part. On notera par exemple la dépendance à la pression des lois d'écrouissage et d'évolution de l'endommagement ainsi que le choix d'un potentiel d'écoulement plastique non-associé, fonction de l'endommagement, permettant une évaluation de la déformation volumique plastique du béton indépendamment du confinement et donc un suivi au cours du chargement des phases de comportements dilatants et compactants des bétons confinés par PRF. Un processus d'identification des paramètres du modèle est également proposé sur la base d'essais classiques uniaxiaux et triaxiaux (avec faible et fort confinement) et mis en œuvre sur différents bétons usuels.
Le modèle de comportement développé est classiquement implanté dans le code de calcul par éléments finis Abaqus de Simulia via une subroutine UMat appelée localement à chaque pas de temps de la simulation. La validation du modèle est alors démontrée en comparant des résultats de simulations à des données expérimentales de la littérature sur des bétons avec des confinements actifs (pression latérale) ou passifs (via PRF avec une large gamme de rigidité). Les simulations du comportement d'éprouvettes confinées activement mettent en évidence la capacité du modèle à décrire le comportement adoucissant et sa dépendance à l'intensité du confinement. Les simulations sur des éprouvettes confinées par PRF permettent d'analyser finement les phénomènes induits par un confinement passif. La nature intrinsèque du modèle (indépendant de la nature du composite notamment) font son originalité par rapport à d'autres modèles de la littérature et permettent son utilisation pour tout type de chemisage et sur tout type de sections y compris non circulaires. Dans ce cas l'analyse de la répartition des contraintes locales dans la section apporte une compréhension fine du mécanisme de confinement et donc la possible optimisation du chemisage.
Les capacités du modèle sont enfin illustrées et analysées sur des applications tridimensionnelles de poteaux en BA de taille réelle avec différents types de confinement ; applications issues de la littérature et de campagnes expérimentales réalisées à l'IFSTTAR.