Journées Techniques Ouvrages d Art 2014
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- Christophe Bossé
- il y a 7 ans
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1 Journées Techniques Ouvrages d Art Caractérisation d armatures en matériaux composites pour le renforcement de structures, et comportement mécanique de l interface armature/béton Arnaud ROLLAND, Karim BENZARTI, Marc QUIERTANT, Pierre ARGOUL, Sylvain CHATAIGNER, Aghiad KHADOUR
2 Introduction Problématique liée à la corrosion des ouvrages en béton armé Parc d OA vieillissant Dépenses importantes en maintenance et réparations 11/06/ Caractérisation d armatures en matériaux composites pour le renforcement de structures, et 2
3 Introduction Solution alternative innovante Armatures en joncs Polymères Renforcés de Fibres (PRF) Supprime totalement le problème de corrosion Vise à prolonger la durée de vie des ouvrages Réduction des coûts de maintenance des ouvrages Différents produits commercialisés Fibre de verre, carbone, aramide, basalte, 11/06/ Caractérisation d armatures en matériaux composites pour le renforcement de structures, et 3
4 Introduction Normes et recommandations existantes USA : ACI 440.1R-01 ACI 440.1R-03 ACI 440.3R-04 ACI 440.1R-06 ACI ACI Canada : CSA-S CSA-S6-06 CSA-S CSA-S ISIS Europe : Eurocrete Project 96 Institutions of structural Engineers (UK) 99 Sweedish National Code for FRP RC 99 CNR DT 203/2006 (IT) - 06 FIB Bulletin FIB Bulletins 65 & /06/ Caractérisation d armatures en matériaux composites pour le renforcement de structures, et 4
5 Introduction Quelques OA existants Pont de Wotton Québec (2002) Tablier renforcé par PRF verre et carbone Première passerelle piétonne d Europe entièrement renforcée par PRF (Royaume-Uni ) Environ 100 ponts/an renforcés par armatures PRF au Canada 11/06/ Caractérisation d armatures en matériaux composites pour le renforcement de structures, et 5
6 Introduction Problématiques Caractéristiques mécaniques Comportement élastique fragile Matériaux généralement moins rigides que l acier Durabilité Effets de la température Dilatations différentielles, transition vitreuse de la matrice polymère Environnement du béton (humidité, alcalins) 11/06/ Caractérisation d armatures en matériaux composites pour le renforcement de structures, et 6
7 Programme d étude Propriétés physico-chimiques Analyses thermiques (DSC), dilatométrie Propriétés mécaniques Comportement en traction Résistance en cisaillement interlaminaire Etude des mécanismes d interface Etude de durabilité 11/06/ Caractérisation d armatures en matériaux composites pour le renforcement de structures, et 7
8 Echantillons étudiés Armatures PRF verre Pultrall, Canada GLASS, armatures sablées ou non sablées Armatures PRF carbone Sireg, Italie CARBO, armatures sablées ou non sablées Armatures PRF aramide Sireg, Italie ARA1, armatures sablées ou non sablées Armatures PRF aramide Fibex, Japon ARA2, armatures sablées ou non sablées Armatures pultrudées Armatures tressées 11/06/ Caractérisation d armatures en matériaux composites pour le renforcement de structures, et 8
9 Essais de traction Protocole expérimental 1 ère rampe entre 0 et 50 kn avec extensomètre (10 mm/min) 2 ème rampe jusqu à rupture (sans extenso) Ancrages spécifiques Tubes d acier (longueur 20 cm) + mortier expansif Echantillons testés (longueur 1,20 m) 5 armatures PRF GLASS (Ø 12,7 mm) 2 armatures PRF CARBO (Ø 7,5 mm) 2 armatures PRF ARA1 (Ø 7,5 mm) 11/06/ Caractérisation d armatures en matériaux composites pour le renforcement de structures, et 9
10 Essais de traction Comportement élastique fragile Résistances supérieures à l acier Modules plus faibles 11/06/ Caractérisation d armatures en matériaux composites pour le renforcement de structures, et 10
11 Résistance en cisaillement interlaminaire Short Beam Test Norme ASTM D4475 Ancrages spécifiques pour échantillons cylindriques Vitesse de déplacement : 1 mm/min Travée : 5Ø (configuration apportant le moins de dispersion) Effort ultime : F Résistance en cisaillement interlaminaire : R = 0,849 P/d 2 Echantillons testés 3 armatures GLASS (Ø 12,7 mm) 3 armatures CARBO (Ø 13,5 mm) 11/06/ Caractérisation d armatures en matériaux composites pour le renforcement de structures, et 11
12 Résistance en cisaillement interlaminaire Résultats GLASS : R = 45,62 ± 1,01 MPa CARBO : R = 32,27 ± 0,82 MPa Meilleure adhérence fibre/matrice sur armature GLASS 11/06/ Caractérisation d armatures en matériaux composites pour le renforcement de structures, et 12
13 Essais d arrachement (Pull-out) Procédure Norme ACI 440.3R-04 Armatures scellées sur 6 x diamètre d Extrémité chargée : 1,2 mm/min Extrémité libre : déplacement suivi par capteur laser Paramètres étudiés Matériau Diamètre Traitement de surface 11/06/ Caractérisation d armatures en matériaux composites pour le renforcement de structures, et 13
14 Essais d arrachement (Pull-out) Résultats Meilleure adhérence des armatures PRFV Augmentation de la résistance avec le diamètre Efficacité significative du sablage 11/06/ Caractérisation d armatures en matériaux composites pour le renforcement de structures, et 14
15 Etudes complémentaires en cours Etude locale de l interface armature/béton par fibre optique Essais d arrachements sur éprouvettes instrumentées par fibre optique Evaluation de la longueur d ancrage 11/06/ Caractérisation d armatures en matériaux composites pour le renforcement de structures, et 15
16 Etudes complémentaires en cours Développement d un modèle de comportement d interface 11/06/ Caractérisation d armatures en matériaux composites pour le renforcement de structures, et 16
17 Etudes complémentaires en cours Campagne de durabilité sur PRF verre Vieillissements accélérés d éprouvettes en milieu alcalin Températures 20, 40, 60 C (jusqu à 240 jours) Objectif : Evaluer et prédire l évolution des propriétés à long terme Mieux appréhender la durabilité d un matériau novateur dans le génie civil 11/06/ Caractérisation d armatures en matériaux composites pour le renforcement de structures, et 17
18 Conclusion Mise au point d une méthodologie de caractérisation physico-chimique et mécanique d un matériau alternatif à l acier Meilleure connaissance du comportement des armatures PRF et de leur interface avec le béton à travers une approche expérimentale et théorique Campagne de durabilité en cours 11/06/ Caractérisation d armatures en matériaux composites pour le renforcement de structures, et 18
19 Merci de votre participation Arnaud ROLLAND, Karim BENZARTI, Marc QUIERTANT, Pierre ARGOUL, Sylvain CHATAIGNER, Aghiad KHADOUR Contact : arnaud.rolland@ifsttar.fr
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