1. Modes de défaillance des poutres en béton armé renforcées avec du stratifié FRP

1.1 Rupture par écrasement du béton en zone de compression

Cette destruction peut se présenter sous deux formes. Dans le premier cas, le béton en zone de compression est écrasé avant que l'acier de traction n'atteigne sa limite d'élasticité. Similaire à la rupture par surarmature des poutres en béton armé classiques, cette rupture est due à une quantité excessive d'armatures en toile de fibres et à un ancrage fiable. Dans ce cas, la barre d'acier n'a pas cédé, la résistance de la toile de fibres est loin d'être pleinement déployée et il n'y a pratiquement aucun signe de rupture lors de sa destruction. La fragilité est évidente. L'armature maximale de la toile de fibres doit être strictement contrôlée lors de la conception afin d'éviter ce type de rupture. Dans le second cas, le béton en zone de compression est écrasé après la rupture de l'armature de traction, alors que la toile de fibres n'est pas encore arrachée.

1.2 Rupture par rupture des fibres

Sous l'action d'une charge externe, la barre d'acier de traction cède en premier. Avec l'augmentation de la charge, le panneau de fibres fixé à la base de la poutre se disloque, ce qui provoque l'écrasement du béton dans la zone de compression et la destruction complète de la poutre. Ce type de rupture est appelé rupture par rupture des fibres. Dans un autre cas, la barre d'acier de traction cède en premier, puis le panneau de fibres atteint sa contrainte de traction ultime et se rompt, mais le béton dans la zone de compression n'est pas encore endommagé.

1.3 Rupture par adhérence

Avant d'atteindre la capacité portante normale de la section, une rupture par adhérence se produit entre le tissu de fibres et l'interface adhésive. Lorsque cette rupture se produit, très peu de particules de béton se détachent du tissu de fibres. La rupture par adhérence est principalement due à une mauvaise performance de la colle et à une mauvaise qualité de construction.

1.4 Rupture par pelage

Avant d'atteindre la capacité portante normale de la section, une rupture par décollement se produit entre le béton et l'interface adhésive. La principale cause de ce mode de rupture est l'action combinée des contraintes de cisaillement et normales sur la surface du béton, qui provoque la formation et l'expansion de fissures horizontales, entraînant l'affaissement du béton, et parfois même l'effondrement de la couche de protection des poutres. La rupture par pelage est principalement due à une couche de protection trop fine ou à un ancrage insuffisant. En construction, l'épaisseur de la couche de protection des barres d'acier doit être garantie. Lors de la conception des armatures, des ancrages suffisants, généralement un ancrage sur toute la longueur ou des ancrages supplémentaires fiables, doivent être garantis.

2. Hypothèses de calcul

L'étude expérimentale du renforcement en flexion par tissu de fibres montre que l'hypothèse de distribution des déformations de section plane est toujours utilisée, et qu'elle s'applique également à la distribution incrémentale des déformations de section lors de la deuxième étape sous chargement secondaire. La capacité portante de la structure renforcée est directement liée à la relation contrainte-déformation du matériau, à la valeur de déformation ultime de la structure d'origine et à la différence de contrainte ou de déformation entre les parties anciennes et nouvelles.

Outre les hypothèses de base de la littérature sur le calcul de la capacité portante de section normale des éléments en flexion, le renforcement en flexion par stratifié PRF doit également satisfaire aux exigences suivantes :

(1) Lorsque l'élément atteint son état de capacité de flexion ultime, la déformation en traction de la feuille de fibres doit être déterminée en supposant que la déformation de la section transversale reste plane, sans toutefois dépasser la déformation admissible de la feuille de fibres.

(2) En tenant compte de l'influence de la force secondaire, le plan doit être maintenu en fonction de la déformation de la section selon la condition de charge au moment du renforcement.

Hypothèse de calcul de la déformation initiale du béton au bord de la zone de tension avant consolidation.

(3) La contrainte de traction du stratifié PRF doit être égale au produit du module d'élasticité et de la déformation de traction de la feuille de fibres.

(4) Il n'y a pas de rupture par décollement entre la feuille de fibres et le béton avant d'atteindre la capacité de flexion ultime.

Conclusion

La capacité portante ultime des poutres en béton renforcées par un stratifié PRF est liée à la contrainte initiale. La capacité portante ultime des poutres en béton renforcées par un stratifié PRF est maximale lorsque la contrainte initiale est nulle. La capacité de charge des poutres renforcées par des matériaux fibreux est minimale lorsque la charge atteint 50 % sans décharge. La capacité portante des poutres en béton renforcées par du PRFC est la plus élevée. Celle des poutres en béton renforcées par du PRFV est la plus faible. La capacité portante des poutres en béton renforcées par des fibres hybrides est comprise entre deux.