Comportement mécanique de poutres en béton armé renforcées ou réparées par collage de matériaux composites : étude expérimentale et modélisation

par Emmanuelle David

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de François Buyle-Bodin.

Soutenue en 1999

à l'Artois .

mots clés

• Poutres en béton

Résumé

Le collage de plaques métalliques sur des structures en béton armé (procédé l'Hermite) est une méthode de renforcement bien connue et simple à mettre en oeuvre. Insensibles à la corrosion, les matériaux composites représentent une alternative intéressante à l'acier. Après avoir évoqué les causes de dégradation et de fissuration des ouvrages en béton armé, une étude bibliographique relative au renforcement par plaques en acier et en composite est présentée dans la première partie de ce travail. Il en ressort que des matériaux à base de fibres de carbone (CRFP) sont les mieux adaptés au renforcement des ouvrages. Dans la seconde partie de notre travail, est menée une étude expérimentale sur des poutres de 3 mètres renforcées ou réparées par collage de lamelles CRFP et soumises à une flexion quatre points. Le comportement fragile des éléments renforcés est mis en évidence et la ruine des poutres intervient par peeling-off. Une étude plus locale permet de comprendre le rôle du complexe de renforcement dans la transmission des efforts et le pontage de la fissure et permet de proposer des solutions technologiques destinées à retarder la ruine par peeling-off. Afin de prévoir le comportement des poutres renforcées, une méthode analytique basée sur les hypothèses de l'Eurocode2 est proposée et ses limites sont évoquées. Dans la dernière partie, une analyse non linéaire par éléments finis est réalisée à l'aide du logiciel français Castem2000. Les modèles utilisés pour les différents matériaux (béton, acier, lamelles CRFP) et pour les interfaces (liaison acier-béton, colle) sont présentés. Le modèle permet de simuler correctement le comportement d'une poutre renforcée par collage de CRFP et donne accès à des grandeurs difficilement mesurables (répartition des contraintes de cisaillement dans le béton et la colle). Un calcul prenant en compte l'effet d'un pré-endommagement est enfin effectué.

Titre traduit

Mechanical behaviour of reinforced concrete beams strengthened or repaired by FRP bonding : experimental study and modelling

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