1. Comparaison entre l'ancrage en U et l'ancrage par boulon d'ancrage supplémentaire en bas de poutre

Pour le renforcement en flexion des plaques en PRFC, il est possible d'adopter un ancrage en U ou des boulons d'ancrage supplémentaires en bas de poutre.

Des expériences antérieures ont montré que lorsque le tissu en fibre de carbone commence à se décoller et rencontre le boulon d'ancrage, celui-ci est rapidement traversé et son effet de retenue est quasiment inexistant. Cela s'explique par la différence de diamètre entre le boulon d'expansion et le trou perforé. Lorsque le tissu en fibre de carbone se décolle, il tire le boulon d'ancrage, provoquant une déformation latérale. Lorsqu'une certaine déformation latérale est atteinte, la résistance au cisaillement du boulon d'ancrage entre en jeu. On peut dire que l'effet du boulon d'ancrage sur la limitation du décollement du PRFC n'est pas évident, et que lorsque le décollement se développe dans une certaine mesure, le boulon d'ancrage peut limiter le glissement global du PRFC. Par conséquent, par rapport à la frette en U, l'effet d'ancrage des boulons d'ancrage supplémentaires situés à la base de la poutre est plus faible.

2. Comparaison entre les ancrages à anneau en U en tôle d'acier et en fibre de carbone

L'ancrage à anneau en U en tôle d'acier est un ancrage rigide, tandis que l'ancrage à anneau en U en fibre de carbone ou d'autres formes d'ancrage en fibre de carbone sont des ancrages flexibles. Dans le cas d'un ancrage flexible utilisant des plaques CFPR, la contrainte des plaques CFPR à proximité des fissures dans les sections dangereuses augmente rapidement, ce qui entraîne une contrainte concentrée plus élevée. La contrainte de la plaque de fibres à proximité de la section dangereuse augmente également. Avec l'augmentation de la charge (largeur de la fissure croissante), les plaques de fibres au niveau de l'ancrage se déchirent progressivement. Finalement, les plaques de fibres adhérant au côté de la poutre et les plaques d'ancrage restantes dans la zone d'ancrage se décollent instantanément, endommageant les éléments de renforcement. L'ancrage rigide est nettement supérieur à l'ancrage flexible. Grâce aux caractéristiques du matériau, l'ancrage à anneau en U en tôle d'acier ne se déchire pas comme l'ancrage en U en fibre de carbone. L'ancrage rigide permet donc de mieux résoudre le problème d'ancrage des plaques CFPR au niveau du joint.

De plus, l'ancrage rigide des arceaux en U en acier est souvent utilisé pour renforcer les éléments en béton à faible résistance avec des plaques en fibre de carbone, ce qui améliore l'ancrage. Dans une certaine plage de résistance du béton, la force d'adhérence est contrôlée par la résistance du béton. Plus la résistance du béton est faible, plus la force d'adhérence entre les éléments est faible et plus le pelage est facile. L'essai démontre que le renforcement en PRFC peut être utilisé pour renforcer les poutres en béton à faible résistance lorsque l'arceau en U en tôle d'acier est utilisé comme mesure d'ancrage supplémentaire, améliorant ainsi considérablement la capacité portante des poutres renforcées.

Pour le renforcement des plaques de fibre de carbone, les plaques étant beaucoup plus épaisses que les plaques de fibre de carbone, l'utilisation d'un ancrage en U en fibre de carbone nécessite souvent une seule couche, nécessitant ainsi un ancrage multicouche pour un meilleur ancrage. L'ancrage en U avec des fibres de carbone multicouches présente certains inconvénients : la couche adhésive imprégnée est difficile à pénétrer et la construction est complexe. L'utilisation d'un U en acier permet donc d'obtenir un meilleur ancrage, ce qui constitue souvent un meilleur choix. De plus, grâce à la résistance unidirectionnelle de la fibre de carbone, l'ancrage en U en tôle d'acier est nettement supérieur à celui d'un U en fibre de carbone aux angles.

Cependant, les cerceaux en U en tôle d'acier utilisés pour l'ancrage sont généralement fins et corrodables, ce qui affecte leur durée de vie. Ils doivent donc être protégés, ce qui accroît la complexité de la construction. De plus, leur poids est supérieur à celui des matériaux en fibre de carbone, leur formage est plus difficile, les exigences de surface de collage sont plus élevées, la construction est complexe, il est difficile de garantir une parfaite adéquation des trois côtés avec les composants renforcés et la qualité du collage est inférieure à celle des cerceaux en U en fibre de carbone.

3. Comparaison entre l'ancrage en X en fibre de carbone et l'ancrage en U en fibre de carbone

Comparé aux autres méthodes d'ancrage, l'ancrage par anneau en U en fibre de carbone présente de nombreuses caractéristiques intrinsèques qui le distinguent des autres méthodes d'ancrage. Cependant, son application en ingénierie actuelle est plus courante que celle des autres méthodes d'ancrage. L'anneau en U en fibre de carbone est bien plus pratique que les autres méthodes d'ancrage en construction, plus léger, moins corrosif et offre une plage d'ancrage plus large. Compte tenu de la faiblesse des propriétés mécaniques unidirectionnelles des matériaux en fibre de carbone, le collage bidirectionnel ou multidirectionnel des tissus en fibre de carbone peut être utilisé pour résoudre ce problème.

4. Conclusion

(1) L'effet d'ancrage des boulons est inférieur à celui des étriers en U. Les étriers en U constituent un système d'ancrage rigide et flexible, comparés à divers types d'ancrages en fibre de carbone. Leur effet d'ancrage peut être plus important, notamment pour le renforcement des éléments en béton à faible résistance, mais ils présentent des inconvénients pour la protection des plaques d'acier et la construction. Le mécanisme de contrainte de la virole en X en fibre de carbone offre une meilleure résistance à la traction que celle de la fibre de carbone, et l'effet d'ancrage de l'étrier en U est principalement obtenu grâce à ses propriétés de liaison et de colloïdalité, ce qui réduit la résistance au pelage. En comparaison, l'effet d'ancrage des étriers en X est nettement supérieur à celui des étriers en U. Cependant, la probabilité d'intersection entre les étriers en X et les fissures obliques est plus faible qu'avec les étriers en U.

(2) L'étrier en U en fibre de carbone est beaucoup plus pratique que les autres méthodes d'ancrage, plus léger, plus résistant à la corrosion, plus adapté à un large éventail d'applications. La méthode d'ancrage la plus couramment utilisée, l'étrier renforcé en fibre de carbone en forme de U, est toujours d'actualité. L'utilisation de PRFC bidirectionnel ou multidirectionnel pour résoudre ce problème de résistance aux contraintes unidirectionnelles en fibre de carbone permet d'utiliser cette méthode.

(3) La superposition des contraintes latérales de la poutre permet de limiter le développement de fissures diagonales, d'améliorer la capacité portante de la poutre et d'élargir la zone de compression du béton. La poutre présente une meilleure ductilité et l'intégrité de l'étrier en U peut également être renforcée. L'ajout de poutres latérales améliore l'effet d'ancrage.