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Système d'ancrage en étriers fermés pour le renforcement à l'effort tranchant des poutres en béton armé à l'aide de composites en PRF

Bourget, Simon (2016). Système d'ancrage en étriers fermés pour le renforcement à l'effort tranchant des poutres en béton armé à l'aide de composites en PRF. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce mémoire de maîtrise présente les résultats d’une étude sur le renforcement à l’effort tranchant de poutres en béton armé (BA) à l’aide de matériaux composites en polymères renforcés de fibres (PRF).

L’objectif de l’étude est de développer une méthode de renforcement novatrice des poutres en Té basée sur le concept d’étriers fermés à l’aide de cordage en PRF installé à travers la semelle supérieure ou l’âme de la section. Cette façon de procéder assure au renfort une configuration s’apparentant à une enveloppe complète (full wrap). Cette configuration ouvre également la voie au renforcement sismique des poutres en Té à l’effort tranchant en conformité avec les normes qui exigent des étriers fermés pour assurer un confinement adéquat.

La méthodologie renferme une investigation expérimentale et des développements théoriques. Le programme expérimental considère la mise à l’essai statique de neuf poutres en Té en BA grandeur nature renforcées, à l’effort tranchant à l’aide de PRF collés en surface. La configuration du système d’ancrage en PRF permet un ceinturage de la poutre en BA améliorant ainsi le confinement du béton et la contribution des étriers en acier, le cas échéant. Les paramètres d’étude examinés sont: i) le taux d’armature transversale et ii) la configuration du système d’ancrage. Les résultats expérimentaux sont analysés en termes de mode de rupture, gain de résistance en cisaillement des PRF, déformation subie des différents constituants, relation effort-déplacement et rigidité. Les résultats expérimentaux sont comparés aux exigences et recommandations des codes et guides de conception internationaux. Un modèle analytique est également développé comprenant l’interaction observée des armatures d’acier transversales en acier sur la contribution des PRF à la résistance à l’effort tranchant. Cet aspect étant encore aujourd’hui absent des modèles de calcul prescrit par les principaux manuels de conception, dont CSA-S806-12, CSA-S6-14, ACI 440.2R-08 et fib TG-9.3-01.

Les résultats de cette étude montrent que les deux systèmes d’ancrage améliorent substantiellement la contribution du PRF à la résistance au cisaillement. Ils confirment également l’existence de l’interaction entre l’acier transversal interne et le PRF. Enfin ils mettent en évidence les lacunes des modèles normatifs.

Titre traduit

Anchorage technique with closed stirrups for shear strengthening of renforced concrete T-beams with fiber-reinforced polymer

Résumé traduit

This master’s thesis present the results of an experimental study on shear strengthening of reinforced concrete (RC) T-beams with composite materials made of fiber-reinforced polymer (FPR).

The main objective is to develop an innovative strengthening technique for RC T-beams based on the concept of closed stirrups with FRP rope passing through the flange or web. Thereby, a full wrap scheme to the reinforcement is saught. This configuration also allows for seismic shear strengthening of RC T-beams in compliance with standards that require closed stirrups to provide an adequate confinement.

The methodology includes experimental investigation and theoretical developments. The experimental program encompasses static tests on full scale RC T-beams reinforced in shear with externally bonded (EB) FRP. The scheme of the FRP anchorage system allows strapping of the beam, thereby enhancing the concrete confinement and the contribution of steel stirrups, when present. The parameters examined in this study are as follows: i) the ratio of internal steel stirrups and ii) the configuration of the anchorage system. Nine spécimens were tested to asses statically the effect of the different parameters influencing the shear behavior. The results are analysed in terms of failure mechanism, gain in shear resistance due to FRP, strain in the different components, load displacement relation and rigidity. The experimental results are compared to the requirements of standards and international design guidelines. Also, an analytical model is developed including the interaction observed between transverse steel reinforcement and the contribution to shear resistance of EB FRP. This aspect has not yet been captured up to date by the design models in current international standards and guidelines, such as CSA-S806-12, CSA-S6-14, ACI 440.2R-08 and fib TG-9.3-01.

The results of this study show that both anchorage systems substantially improve the contribution of FRP to the shear strength. They also confirm the existence of the interaction between the internal transverse steel and FRP. Finally they highlight the shortcomings of the normative models.

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 en génie de la construction". Bibliographie : pages 149-157.
Mots-clés libres: Poutres en béton armé. Béton renforcé de composites. Matières plastiques renforcées avec des fibres. Cisaillement (Mécanique) Ancrage (Construction) Poutres en T. Béton armé Fissuration. étrier, fermé, polymères renforcés de fibres, renforcement en cisaillement, système d’ancrage, cordage, comportement statique, modèle analytique
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Chaallal, Omar
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt: 10 janv. 2017 15:02
Dernière modification: 10 janv. 2017 15:02
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1785

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