Force de précontrainte effective

Une poutre en béton armé rectangulaire est étudiée. La plaque de PRF est d'abord appliquée avec une tension Fpf, puis collée sur la partie inférieure de la poutre en béton armé (comme illustré à la figure 1). Une fois la plaque de PRF et le béton fermement liés, l'ancrage aux deux extrémités de la poutre en béton armé est réalisé et la tension Fpf est relâchée.

Une fois la tension Fpf relâchée, la poutre en béton armé renforcée par la plaque de PRF précontrainte est supposée en phase de déformation élastique et conforme à l'hypothèse de section plane.

Croquis de la force appliquée au stratifié FRP

Répartition des contraintes sur la section Ⅰ—Ⅰ d'une poutre en béton armé

Selon la relation d'équilibre statique, les équations suivantes peuvent être énumérées.

Formule : contrainte de traction des plaques de PRF libérée par la tension F pf après le relâchement de sigma PE. Il s'agit de la précontrainte effective ; _s et _'s sont les contraintes des barres d'acier de traction (barres principales) et des barres d'acier de compression (barres de montage). Sigma C et sigma 'C sont les contraintes du béton soumis respectivement à la traction et à la compression. A s et A 's sont respectivement les sections transversales de l'acier de traction et de l'acier de compression. A CF est la section transversale de la plaque de PRF. T est l'épaisseur de la plaque de PRF. A est l'épaisseur du béton armé. B et H sont respectivement la largeur et la hauteur de la poutre en béton armé. La définition des autres symboles est présentée à la figure 2.

Dans la formule, E s est le module d'élasticité de la barre d'acier d'armature et E C est le module d'élasticité du béton.

Dans la formule, E s est le module d'élasticité de l'armature en acier et E c celui du béton. Perte de précontrainte

La perte de précontrainte est inévitable dans les structures précontraintes, et ses causes sont multiples. Il s'agit de la perte de contrainte due au frottement entre le stratifié FRP et le béton, de la relaxation de contrainte due au fluage de la plaque FRP et de la perte de contrainte due à la compression élastique du béton. Parmi ces causes, la perte de contrainte due à la compression élastique du béton constitue la principale perte de précontrainte.

Sigma L est la perte de précontrainte et sigma PF est la contrainte de traction de la plaque FRP.

σ l = σ pf - σ pe

Lorsque le béton est soumis à une déformation élastique sous l'action de la force de précontrainte, on suppose qu'il existe une section plane correspondant à la déformation.

Δε _pcf = Δε

De la relation contrainte-déformation

Précontrainte de traction admissible

Lorsque les plaques en PRF précontraintes sont fixées aux poutres en béton armé nécessitant un renforcement, les propriétés mécaniques de la structure et l'efficacité du renforcement peuvent être améliorées. Cependant, la précontrainte de traction des plaques en PRF n'est pas forcément plus élevée, et les problèmes liés à une précontrainte de traction élevée sont les suivants :

(1) une rupture de fibres peut survenir dans les plaques en PRF.

(2) la relaxation de contrainte des plaques en PRF augmente avec l'augmentation de la force de traction.

(3) l'extrémité d'ancrage peut être endommagée en raison d'une contrainte de cisaillement excessive.

(4) la précontrainte de traction peut provoquer des microfissures sur la face tendue du béton armé. Par conséquent, la précontrainte de traction appliquée aux plaques en PRF doit rester dans la plage admissible.