Cette thèse se concentre sur l'étude de plusieurs variantes de connecteurs par tige d'acier haute adhérence, couramment utilisés pour le renforcement du béton, dans le but d'améliorer les performances structurales des poutres mixtes bois-béton. Ces poutres combinent une poutre en bois (bois tropicaux) avec une dalle de béton, ce qui nécessite des connecteurs de cisaillement à l'interface des deux matériaux. Dans le contexte spécifique du Burkina Faso, une série d'essais a été réalisée pour évaluer différentes configurations de géométrie de tiges d'acier. Cela comprend les tiges d'acier battues dans le bois, les tiges d'acier filetées et les tiges d'acier filetées avec crochet de diamètre 12 mm et 14 mm. En outre, une solution innovante a été testée, consistant en un connecteur par tige d'acier non fileté de 12 mm de diamètre couplé à un profilé en U. Ce connecteur est issu d’un processus de fabrication simplifié avec une tige d'acier soudée à un profilé en U. Son installation est faite par battage à l'interface de la poutre mixte. L’intérêt de l’utilisation d’un profilé en U réside dans le fait d’offrir une grande surface de contact entre l'acier et le béton pour profiter au mieux de la grande résistance du béton.
Suite à la caractérisation des matériaux, des tests expérimentaux de cisaillement ou push-out ont été réalisés sur les différentes configurations de connecteurs afin d'étudier leur résistance, leur ductilité et leur mode de ruine. Sept systèmes de connexion ont été testés, et la connexion combinant des tiges d'acier haute adhérence non filetées couplées à un profilé en U a été identifiée comme la meilleure en termes de résistance, de rigidité et de ductilité. Les résultats ont montré que le filetage détériore légèrement le comportement des connexions, tandis que la présence du crochet améliore significativement le comportement des connexions par tige d'acier seules. De plus, un modèle numérique 3D utilisant le logiciel Abaqus a été calibré et validé à l'aide des résultats expérimentaux.
Des essais de flexion à quatre points ont ensuite été réalisés sur des poutres mixtes bois-béton. La connexion par tiges d'acier haute adhérence non filetées couplées à un profilé en U a été utilisée en combinaison avec la connexion par tiges d'acier haute adhérence filetées avec crochet vissées dans le bois pour construire des poutres mixtes. Au total, 12 poutres mixtes ont été réalisées. L'objectif de cette étude était d'analyser l'influence du comportement des connecteurs sur le comportement global des poutres mixtes bois-béton. Les résultats des tests expérimentaux ont montré que les poutres équipées uniquement d'un système de connexion par tiges d'acier non filetées couplées à un profilé en U présentaient les meilleures performances mécaniques en termes de capacité et de rigidité effective. Les poutres équipées de systèmes de connexion combinant les tiges d'acier non filetées couplées à un profilé en U et la connexion par tiges d'acier filetées avec crochet avaient une résistance et une rigidité effective proches des poutres équipées uniquement d'un système de connexion par tiges d'acier non filetées couplées à un profilé en U. Le modèle numérique développé pour les poutres mixtes permet de prédire avec précision le comportement des poutres mixtes testées expérimentalement.
Par ailleurs, le modèle numérique créé s'est avéré plus performant que les modèles analytiques pour prédire le comportement des poutres mixtes, et il a été utilisé pour mener des analyses paramétriques sur les connexions. Les études paramétriques réalisées grâce au modèle numérique ont permis de mettre en évidence l'importance de l'enfoncement du profilé en U dans le bois et l'espacement idéal pour obtenir un comportement en connexion totale des poutres mixtes. En perspective, il est prévu de développer une approche visant à modéliser avec une meilleure précision la connexion tige d'acier/profilé en U.

Abstract : This thesis focuses on the study of various variants of high-strength rebar connectors commonly used for concrete reinforcement, with the aim of improving the structural performance of timber-concrete composite beams. These beams combine a timber (tropical timber) beam with a concrete slab, requiring shear connectors at the interface of the two materials. In the specific context of Burkina Faso, a series of tests were conducted to evaluate different configurations of rebar geometry. This includes unthreaded rebars that have been hammered into the timber, as well as threaded rebars with or without a hook that have been screwed into the timber. The diameter of the rebar is 12 mm and 14 mm. Additionally, an innovative solution was tested, consisting of a non-threaded 12 mm diameter rebar connector coupled with a U-profile. This connector is derived from a simplified manufacturing process with a rebar welded to a U-profile. It is installed by hammering at the interface of the composite beam. The use of a U-profile offers a large contact surface between the rebar and the concrete to maximize the concrete's high strength.

Following material characterization, experimental push-out shear tests were performed on different connector configurations to study their strength, ductility, and failure mode. Seven connection systems were tested, and the connection combining non-threaded high-strength rebars coupled with a U-profile was identified as the best in terms of strength, stiffness, and ductility. The results showed that threading slightly deteriorates the behavior of the connections, while the presence of the hook significantly improves the behavior of rebar connections alone. Additionally, a 3D numerical model using Abaqus software was calibrated and validated using experimental results.
Four-point bending tests were then conducted on timber-concrete composite beams. The connection with non-threaded high-strength rebars coupled with a U-profile was used in combination with the connection using threaded high-strength rebars with hooks screwed into the timber to construct timber-concrete composite beams. A total of 12 composite beams were constructed. The objective of this study was to analyze the influence of connector behavior on the overall behavior of timber-concrete composite beams. The results of the experimental tests showed that beams equipped solely with the connection system of non-threaded rebars coupled with a U-profile exhibited the best mechanical performance in terms of capacity and effective stiffness. Beams equipped with connection systems combining non-threaded rebars coupled with a U-profile and the connection using threaded rebars with hooks had a bearing capacity and effective stiffness close to beams equipped solely with the connection system of non-threaded rebars coupled with a U-profile. The numerical model developed for the composite beams accurately predicts the behavior of the experimentally tested timber-concrete composite beams.
Furthermore, the created numerical model proved to be more accurate than analytical models in predicting the behavior of composite beams and was used to conduct parametric analyses on the connections. The parametric studies performed using the numerical model highlighted the importance of the embedding of the U-profile into the timber and the ideal spacing to achieve full connection behavior of timber-concrete composite beams. In the future, there are plans to develop an approach to more accurately model the rebar/U-profile connection.

Cette thèse se concentre sur l'étude de plusieurs variantes de connecteurs par tige d'acier haute adhérence, couramment utilisés pour le renforcement du béton, dans le but d'améliorer les performances structurales des poutres mixtes bois-béton. Ces poutres combinent une poutre en bois (bois tropicaux) avec une dalle de béton, ce qui nécessite des connecteurs de cisaillement à l'interface des deux matériaux. Dans le contexte spécifique du Burkina Faso, une série d'essais a été réalisée pour évaluer différentes configurations de géométrie de tiges d'acier. Cela comprend les tiges d'acier battues dans le bois, les tiges d'acier filetées et les tiges d'acier filetées avec crochet de diamètre 12 mm et 14 mm. En outre, une solution innovante a été testée, consistant en un connecteur par tige d'acier non fileté de 12 mm de diamètre couplé à un profilé en U. Ce connecteur est issu d’un processus de fabrication simplifié avec une tige d'acier soudée à un profilé en U. Son installation est faite par battage à l'interface de la poutre mixte. L’intérêt de l’utilisation d’un profilé en U réside dans le fait d’offrir une grande surface de contact entre l'acier et le béton pour profiter au mieux de la grande résistance du béton.
Suite à la caractérisation des matériaux, des tests expérimentaux de cisaillement ou push-out ont été réalisés sur les différentes configurations de connecteurs afin d'étudier leur résistance, leur ductilité et leur mode de ruine. Sept systèmes de connexion ont été testés, et la connexion combinant des tiges d'acier haute adhérence non filetées couplées à un profilé en U a été identifiée comme la meilleure en termes de résistance, de rigidité et de ductilité. Les résultats ont montré que le filetage détériore légèrement le comportement des connexions, tandis que la présence du crochet améliore significativement le comportement des connexions par tige d'acier seules. De plus, un modèle numérique 3D utilisant le logiciel Abaqus a été calibré et validé à l'aide des résultats expérimentaux.
Des essais de flexion à quatre points ont ensuite été réalisés sur des poutres mixtes bois-béton. La connexion par tiges d'acier haute adhérence non filetées couplées à un profilé en U a été utilisée en combinaison avec la connexion par tiges d'acier haute adhérence filetées avec crochet vissées dans le bois pour construire des poutres mixtes. Au total, 12 poutres mixtes ont été réalisées. L'objectif de cette étude était d'analyser l'influence du comportement des connecteurs sur le comportement global des poutres mixtes bois-béton. Les résultats des tests expérimentaux ont montré que les poutres équipées uniquement d'un système de connexion par tiges d'acier non filetées couplées à un profilé en U présentaient les meilleures performances mécaniques en termes de capacité et de rigidité effective. Les poutres équipées de systèmes de connexion combinant les tiges d'acier non filetées couplées à un profilé en U et la connexion par tiges d'acier filetées avec crochet avaient une résistance et une rigidité effective proches des poutres équipées uniquement d'un système de connexion par tiges d'acier non filetées couplées à un profilé en U. Le modèle numérique développé pour les poutres mixtes permet de prédire avec précision le comportement des poutres mixtes testées expérimentalement.
Par ailleurs, le modèle numérique créé s'est avéré plus performant que les modèles analytiques pour prédire le comportement des poutres mixtes, et il a été utilisé pour mener des analyses paramétriques sur les connexions. Les études paramétriques réalisées grâce au modèle numérique ont permis de mettre en évidence l'importance de l'enfoncement du profilé en U dans le bois et l'espacement idéal pour obtenir un comportement en connexion totale des poutres mixtes. En perspective, il est prévu de développer une approche visant à modéliser avec une meilleure précision la connexion tige d'acier/profilé en U.

Abstract : This thesis focuses on the study of various variants of high-strength rebar connectors commonly used for concrete reinforcement, with the aim of improving the structural performance of timber-concrete composite beams. These beams combine a timber (tropical timber) beam with a concrete slab, requiring shear connectors at the interface of the two materials. In the specific context of Burkina Faso, a series of tests were conducted to evaluate different configurations of rebar geometry. This includes unthreaded rebars that have been hammered into the timber, as well as threaded rebars with or without a hook that have been screwed into the timber. The diameter of the rebar is 12 mm and 14 mm. Additionally, an innovative solution was tested, consisting of a non-threaded 12 mm diameter rebar connector coupled with a U-profile. This connector is derived from a simplified manufacturing process with a rebar welded to a U-profile. It is installed by hammering at the interface of the composite beam. The use of a U-profile offers a large contact surface between the rebar and the concrete to maximize the concrete's high strength.

Following material characterization, experimental push-out shear tests were performed on different connector configurations to study their strength, ductility, and failure mode. Seven connection systems were tested, and the connection combining non-threaded high-strength rebars coupled with a U-profile was identified as the best in terms of strength, stiffness, and ductility. The results showed that threading slightly deteriorates the behavior of the connections, while the presence of the hook significantly improves the behavior of rebar connections alone. Additionally, a 3D numerical model using Abaqus software was calibrated and validated using experimental results.
Four-point bending tests were then conducted on timber-concrete composite beams. The connection with non-threaded high-strength rebars coupled with a U-profile was used in combination with the connection using threaded high-strength rebars with hooks screwed into the timber to construct timber-concrete composite beams. A total of 12 composite beams were constructed. The objective of this study was to analyze the influence of connector behavior on the overall behavior of timber-concrete composite beams. The results of the experimental tests showed that beams equipped solely with the connection system of non-threaded rebars coupled with a U-profile exhibited the best mechanical performance in terms of capacity and effective stiffness. Beams equipped with connection systems combining non-threaded rebars coupled with a U-profile and the connection using threaded rebars with hooks had a bearing capacity and effective stiffness close to beams equipped solely with the connection system of non-threaded rebars coupled with a U-profile. The numerical model developed for the composite beams accurately predicts the behavior of the experimentally tested timber-concrete composite beams.
Furthermore, the created numerical model proved to be more accurate than analytical models in predicting the behavior of composite beams and was used to conduct parametric analyses on the connections. The parametric studies performed using the numerical model highlighted the importance of the embedding of the U-profile into the timber and the ideal spacing to achieve full connection behavior of timber-concrete composite beams. In the future, there are plans to develop an approach to more accurately model the rebar/U-profile connection.