Identification du comportement des Liaisons d’une Structure BA dans le cas d’un Renforcement parasismique

Objectifs :

Le projet vise à définir quantitativement la présence de ces matériaux composites lorsqu’ils liaisonnent les différents éléments BA entre eux et que ceux-ci sont soumis à des sollicitations particulières. Le travail consiste à développer une méthode numérique capable de traduire le comportement d’une liaison d’un élément vertical/élément horizontal renforcé ou non afin de l’insérer dans un modèle de calcul global permettant de caractériser l’impact des renforcements sur l’ensemble du comportement de l’ouvrage.

Pour répondre à cette problématique, six étapes clés peuvent être identifiées :

  • Qualifier la présence d’un renforcement par matériaux composites lorsqu’ils liaisonnent différents éléments BA entre eux lorsqu’ils sont soumis à des sollicitations particulières. 
  • Assurer la pérennité des ouvrages et de les sécuriser pendant toute leur durée de vie 
  • Réhabilitation et requalification des ouvrages existants par des techniques de construction originales faisant appel à des nouveaux matériaux  
  • Minimiser l’impact sur les conditions d’exploitation en phase de réparation en garantissant la sécurité, la fiabilité, la durabilité des procédés pour satisfaire les exigences des usagers. 
  • Solutions optimisées pour le renforcement parasismique de structures béton armé. 
  • Développer une méthode numérique traduisant le comportement d’un nœud isolé renforcé ou non et de l’insérer dans un modèle de calcul global permettant de caractériser l’impact des renforcements sur l’ensemble de l’ouvrage. 

Cette recherche nécessite deux phases importantes, une partie expérimentale et une partie modélisation numérique. Afin de définir un modèle robuste et prédictif, une campagne d’essais sur des corps d’épreuve ayant des configurations différentes est nécessaire, permettant la définition et le calage de paramètres numériques physiquement identifiables, que ce soit sur des structures non renforcées (initiales) ou renforcées.

Porteur : Laurent MICHEL (Université Lyon1 – LMC²)

Autres partenaires :  CEA , ENS Paris Saclay (LMT) , IFSTTAR

Projets ANR ILISBAR en chiffres :

  • Durée : 42 mois
  • Financement LMC2 : 235 k€

Implication du laboratoire :

L’identification expérimentale du comportement d’éléments en béton armé (dont mécanismes de ruine)  nécessite d’effectuer les essais sur des corps d’épreuve modèles, qui se doivent, pour être représentatifs, d’être construits, tant que possible, avec les matériaux réellement mis en œuvre sur les structures en BA. L’utilisation d’armatures disponibles sur le marché (et donc le respect des longueurs de scellement) ainsi que de béton prêts à l’emploi (impliquant une taille de granulat importante) contraignent donc à fabriquer des corps d’épreuve de taille raisonnablement proche de l’échelle 1. Pour ces raisons, le LMC² effectuera une importante campagne d’essais sur des corps d’épreuve d’échelle représentative, mettant en jeu des jonctions renforcées par PRF et sollicitées suivant différents trains de chargement jusqu’à rupture.

Résultats :  

  • Preuve de l’efficacité du renforcement composite par fibres de verre ou de carbone des éléments réalisés en béton armé.  
  • Détermination des  paramètres essentiels pour réaliser un renforcement de liaisons pour les éléments fins (poutre-poteau) mais et les éléments larges (dalle-voile).  
  • Les modèles développés permettent de prédire de façon correcte le comportement des éléments BA renforcés.  
  • Mise en exergue du rôle de l’interface composite-béton à travers les essais mécaniques couplés à de la tomographie.

Chercheurs concernés :

Laurent Michel (MCF), Emmanuel Ferrier (PR)

 

Publications :

Titirla M., Ferrier E., Michel L. 

3D Finite element modelling of novel strengthening solutions for RC wall/slab connections 

2020, Ingegneria Sismica – International Journal of Earthquake Engineering, 37(3):67-83 

http://ingegneriasismica.org/2020/09/ 

Chalot A., Michel L., Ferrier E., Roy N. 

RC Wall-Slab Connection Reinforced by FRP: Mechanical Behaviour Under Cycling Loading 

8th International Conference on Advanced Composite Materials in Bridges and Structures, ACMBS21, Vol1, pp 433–440 

DOI: 10.1007/978-3-031-09632-7_50