Comportement de fatigue des poutres en béton armé renforcées en cisaillement à l'aide de matériaux composites avancés

摘要

Le renforcement externe d'éléments en béton armé (BA) à l'aide de matériaux composites avancés (MCA) est une technique éprouvée. Les différentes normes et codes, traitant du renforcement externe, fournissent des outils de calcul pour la conception de systèmes de renforts destinés au confinement des colonnes et le renforcement des poutres en flexion et en cisaillement. Cependant, le comportement des poutres en BA renforcées en cisaillement a fait l'objet d'un plus faible effort de recherche si bien que des aspects importants, comme le comportement en fatigue, restent encore à être explorés. L'objectif de la présente étude est de contribuer au développement des connaissances entourant le comportement en cisaillement des poutres en BA renforcées à l'aide de MCA vis-à-vis des sollicitations de fatigue. À partir des deux paramètres de l'étude que sont le taux de l'armature transversale et le taux du renfort, un plan d'expérience factoriel 2' a été élaboré. Les quatre poutres en Té -de tailles réelles d'une longueur de 4 520 mm - ont été conçues de manière à ce que la mpture se produise en cisaillement plutôt qu'en flexion. La préparation de la surface du béton devant recevoir le renfort, en forme de U à base de carbone, Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP), a fait l'objet d'une attention particulière pour assurer une bonne adhérence Béton-Renfort et éviter ainsi une rupture prématurée par décollement. Tous les spécimens ont été sollicités sous charges cycliques; des tests statiques jusqu'à la rupture ont suivi les essais de fatigue. Sollicités à des niveaux de chargement élevés, les spécimens n'ont pas subi de rupture lors des essais de fatigue après 5 millions de cycles. Il en ressort de l'analyse des résultats que le renfort soulage les contraintes au niveau des étriers et retarde ainsi, à l'ultime, leur plastification. Le renfort ne semble pas influencer le comportement de la bielle de béton interne. Cependant, il limite les déformations du béton en surface et de ce fait aide à réduire les ouvertures des fissures à l'interface Béton-FRP. Les déformations du béton à l'intérieur (dans les bielles) augmentent continuellement avec les cycles de chargement. Ceci suggère que le béton d'éléments structuraux devant recevoir un renfort en FRP doit au préalable avoir des propriétés mécaniques suffisantes pour éviter l'écrasement du béton. Au moment du décollement localisé du renfort, le renfort enregistre des niveaux de déformations plus faibles que celles prédites par les différentes normes et codes. Ceci est dû à l'effet cyclique du chargement combiné à une absence d'un système d'ancrage. Aussi, le renfort modifie le comportement non linéaire et ductile des poutres en un comportement linéaire et fragile et donc non souhaitable.