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Renforcement de poutres de béton armé en cisaillement à l'aide de matériaux composites : étude comparative

Thivierge, Sébastien (2015). Renforcement de poutres de béton armé en cisaillement à l'aide de matériaux composites : étude comparative. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les recherches réalisées depuis les 23 dernières années sur le comportement en cisaillement des poutres de béton armé (BA) renforcées à l’aide de polymère renforcé de fibres de carbone (PRFC) ont permis de déterminer certains paramètres d’influence qui régissent aujourd’hui les différentes normes internationales de calcul. À travers ces études, plusieurs systèmes de renforcement ont été testés et ont su démontrer que leur utilisation était bénéfique pour procurer un gain de résistance en cisaillement lors de la réhabilitation de structures déficientes. Dans cette recherche, une revue de la théorie ainsi qu’un volet expérimental comprenant un programme d’essai constitué de 7 poutres en T de grandeur nature préfissurées en cisaillement, renforcées à l’aide de différents systèmes, sont analysées pour comparer l’efficacité en terme de gain de résistance et de faisabilité de mise en œuvre des différents systèmes développés par l’industrie. Les différents systèmes de renfort analysés sont : (i) tissus de fibre de carbone collé en surface sur l’âme de la poutre (EB), (ii) tiges de PRFC insérées au travers de la section (ETS ‘’Embedded Through Section’’) et (iii) lamelle de PRFC en L collée sur l’âme de la poutre utilisant différentes longueurs d’ancrage (Sika Carboshear L). Afin de pouvoir comparer ces différentes techniques de renforcement, les poutres utilisées dans cette étude sont identiques et ont toutes subies un préchargement équivalent ayant causé un patron de fissuration de cisaillement similaire avant renforcement. Les données expérimentales recueillies suite au chargement statique jusqu’à rupture ont permis de quantifier le gain offert par les différentes méthodes de renforcement. Tous les spécimens de l’étude ont connu une rupture en cisaillement à l’exception d’un spécimen qui a rompu en flexion et a démontré une certaine ductilité suite au renforcement. En observant les déformations internes sur le renfort et l’acier d’armature, on peut affirmer que le renfort contribue à la reprise des efforts et permet de soulager les étriers et engendre ainsi un accroissement de la résistance en cisaillement. Bien que tous les systèmes aient démontré qu’ils pouvaient accroître la résistance en cisaillement, leur facilité de mise en place n’est pas pour autant équivalente. En évaluant les différentes étapes de préparation, en relevant les contraintes de dimensionnement et de mise en place et en identifiant les avantages et inconvénients, il est démontré que certains systèmes peuvent être mieux adaptés selon certains cas.

Titre traduit

Reinforced concrete beams strengthened in shear with advanced composite materials

Résumé anglais

Research conducted for the past 23 years on shear behavior of concrete beams reinforced with FRP have determined some influencing parameters which today govern various international codes. Through these studies, some systems have been tested and were able to demonstrate that their use can provide a shear strength gain during the rehabilitation of deficient structures. In this study, a review of the theory and an experimental program including 7 full scale concrete T-beams pre-cracked in shear, reinforced with different systems, are analyzed to compare the efficiency in terms of gain of strength and feasibility of various systems developed by the industry. The different reinforcement systems analyzed are: (i) Externally Bonded (EB) system, (ii) Embedded Through Section (ETS) and (iii) Lshaped CFRP system (Sika CarboShear L). In order to compare these different building techniques, the beams used in this study are identical and all have experienced an equivalent preload causing a similar shear cracking pattern before strengthening. The experimental data collected following the static load to failure have quantified the gain offered by the different methods of reinforcement. All specimens of the study featured a shear failure except a specimen that has broken in bending and demonstrated some ductility following the strengthening. Examination of the internal deformations of the FRP reinforcement and stirrups reveals that the FRP reinforcement contributes to the resistance and helps relieve the stirrups and leads to increased shear strength. All systems have proven to be able to increase the shear strength at some degree. In assessing the various stages of preparation, by raising the design constraints and implementation and identifying the advantages and disadvantages, it is demonstrated that some systems may be better than others in some cases.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie de la construction". Bibliographie : pages 137-140.
Mots-clés libres: Poutres en béton armé Entretien et réparations. Béton renforcé de composites. Composites à fibres de carbone. Cisaillement (Mécanique) Béton armé Fissuration. préfissurée, renforcement, PRFC
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Chaallal, Omar
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Nollet, Marie-José
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt: 19 janv. 2016 16:18
Dernière modification: 19 janv. 2016 16:18
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1606

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