Renforcement de liaison dalles/voiles par PRF : application au renforcement parasismique

Wall/slab connection strengthened by FRP : under seismic loading

• Auteur / Autrice : Antoine Chalot
• Direction : Emmanuel Ferrier, Laurent Michel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 18/06/2020
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Matériaux Composites pour la Construction (Villeurbanne, Rhône)
• Jury : Président / Présidente : Alex Li
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Ferrier, Laurent Michel, Marc Quiertant, Nathalie Roy, Magdalini D. Titirla, Thouraya N. Baranger
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marc Quiertant, Nathalie Roy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Construction parasismique

Composites à fibres

Béton armé

Dalles en béton

Mots clés libres

Liaison

Béton armé (BA)

Dalle

Voile

Renforcement par PRF

Séisme

Corrélation d'image numérique

Ancrage

Connection

Reinforced Concrete (RC)

Slab

Wall

Fiber Reinforced Polymers (FRP),

Seismic

Digital image correlation (DIC)

Anchorage

Résumé

Ce travail de recherche s’inscrit dans la problématique du renforcement des ouvrages. Les évènements sismiques récents on mit en évidence la faiblesse des structures en béton armé et plus particulièrement de leurs liaisons. L’emploi de polymère renforcé de fibre (FRP) pour le renforcement d’ouvrage en BA est bien documenté dans la littérature et cette technique est déjà largement employée partout dans le monde. Leur emploi dans le renforcement de liaison est quant à lui plus récent et il subsiste à ce jour de nombreuses questions sur le comportement des liaisons BA renforcées par matériaux composites. Cette thèse se concentre sur le comportement mécanique des liaisons dalle/voile, en effet de nombreux travaux traitent déjà de celui des liaisons poteau/poutre. L’ensemble des études existantes a mis en évidence l’importance que joue l’ancrage du renfort dans le comportement des liaisons, c’est pourquoi une partie importante du travail présenté dans ce mémoire portera sur l’étude d’une solution innovante : les mèches d’ancrages composites. À travers 2 campagnes expérimentales et une modélisation, cette recherche met en évidence l’efficacité des FRP dans le renforcement de liaison dalle/voile. Une première campagne expérimentale réalisée sur 12 spécimens de liaison en T à échelle réduite a été conduite afin d’étudier l’effet de divers paramètres parmi lesquels on retrouve la section d’acier, la section d’ancrage composite et le type de fibre utilisé (verre et carbone). La seconde campagne expérimentale menée sur 2 spécimens de liaison en X à échelle 1 a pour but de valider les observations faites lors de la première campagne, mais sur des liaisons similaires à celles présentes dans le bâti existant. Les résultats des spécimens renforcés seront systématiquement comparés avec ceux d’essais témoins. Les exploitations des essais porteront sur l’identification du mode de ruine, les valeurs de chargement à la ruine, les déformations et sur l’ouverture des fissures. L’analyse des résultats inclue l’étude de la raideur, de la ductilité, de la dissipation d’énergie et de l’indice d’endommagement de Park’s. Un modèle analytique a été développé à partir des résultats expérimentaux. Celui-ci permet de calculer la résistance d’une liaison dalle/voile BA renforcée par matériaux composites. Il se base sur les propriétés mécaniques des matériaux mis en œuvre, et notamment sur la résistance des ancrages. Il permet d’obtenir en plus de la charge de ruine une estimation de la ductilité ainsi qu’une prédiction fiable du mode de ruine du renfort et de la liaison

This research work is concerned with the issue of strengthening the structures. Recent seismic events have highlighted the weakness of reinforced concrete structures and more particularly their connections. The use of fibre reinforced polymer (FRP) for the reinforcement of RC structures is well documented in the literature and this technique is already used worldwide. Their use for strengthening connection is more recent and there are still many questions about the behavior of composite reinforced RC connection. This thesis focuses on the mechanical behavior of slab/wall connections, as many studies already deal with the mechanical behavior of beam/column connections. All the existing studies have highlighted the importance of the anchoring in the behavior of the connections. Therefore, an important part of the work presented in this thesis will focus on the study of an innovative anchoring solution: composite anchoring mesh. Through 2 experimental campaigns and an analytical modelling, this research highlights the effectiveness of FRPs in the reinforcement of slab/wall connections. The first experimental campaign carried out on 12 small-scale T-connection specimens was conducted to study the effect of various parameters including the steel cross-section, the composite anchor, and the type of fibre used (glass vs. carbon). The purpose of the second experimental campaign conducted on two 1:1 scale X-link specimens was to validate the observations made during the first campaign, but on a more realistic connection like those present in the existing frame. The results of the reinforced specimens will be systematically compared with those of the control tests. The test operations will focus on the determination of the failure mode, ultimate load value, deformations, and crack opening. Analysis of the results will include the study of stiffness, ductility, energy dissipation and Park's damage index. An analytical model was created, based on the experimental results. This model allows the calculation of the strength of a composite reinforced RC slab/wall connection. It is based on the mechanical properties of the materials used, and particularly on the strength of the anchors. In addition to the ultimate load, it provides an estimate of the ductility and a reliable prediction of the failure mode of the connection and its composite reinforcement