Enhancing the deformation capacity of GFRP-reinforced shear walls

Abstract

Les murs en béton armé constituent le système de résistance aux forces latérales le plus courant dans les structures en béton armé. Des progrès considérables ont été réalisés sur les performances sismiques des éléments structuraux avec armatures en polymère renforcé de fibres de verre (PRFV) (murs et poteaux). Les récentes avancées dans l'applicabilité des systèmes de résistance aux charges latérales avec de telles armatures ont permis de mettre en lumière la nécessité de recherches expérimentales plus approfondies. Compte tenu de la nécessité d’une évaluation complète des performances sismiques, il est nécessaire de développer des modèles hystérétiques qui dépendent des propriétés des armatures de PRFV. Dans la présente étude, six (6) murs pleine grandeur entièrement renforcés avec des armatures en PRFV ont été fabriqués et testés sous l'action combinée d'une charge latérale quasi statique cyclique inversée et d'une charge axiale constante. Les principaux objectifs du projet de recherche étaient d'évaluer l'effet de l'augmentation du niveau de confinement sur les extrémités des murs et sur la capacité de déformation inélastique et la résistance, en plus d’identifier les différents paramètres qui contrôlent la réponse hystérétique des murs avec armatures de PRFV. Deux (2) murs avaient les extrémités renforcées avec des cadres carrés en PRFV en forme d’hélice tandis qu’un troisième mur avait ses extrémités renforcées avec des cadres circulaires en forme d’hélice. Les éléments périphériques des trois (3) murs restants avaient un confinement plus élevé, constitué de cadres carrés en forme d’hélice en PRFV incorporés dans un cadre rectangulaire également en PRFV en forme d’hélice pour le premier mur, et dans un cadre rectangulaire en PRFV en forme d’hélice avec deux étriers pour le deuxième, tandis que le troisième mur avait deux cadres carrés en forme d’hélice se chevauchant côte à côte et conférant ainsi une plus grande zone confinée aux extrémités pour ce dernier mur comparé aux trois autres. Le comportement global de chaque spécimen a été examiné en termes de patrons de fissuration, de réponse hystérétique, de rapport de glissement, de résistance et de capacité de dissipation d'énergie. Les murs testés ont montré un comportement stable et un niveau acceptable de déformabilité comparé aux valeurs limites de rapport de glissement et de demande en rotation requises pour les normes de conception sismique. Les résultats obtenus ont démontré l'influence significative de l'augmentation du niveau de confinement des éléments périphériques dans l’amélioration de la déformabilité des murs testés, illustrée par le développement de déformations élevées dans le béton des éléments périphériques comprimés. Les courbes-enveloppes ont été idéalisées de manière bilinéaire, ce qui a permis l’identification du point de transition (point de plastification virtuel) et de la déformation maximale basée sur le comportement sismique des spécimens testés. La capacité de rotation enregistrée des murs testés a atteint la résistance requise pour les systèmes de résistance aux forces latérales. De plus, le coefficient de modification de force liée à la ductilité (Rd) a été évalué, et une valeur plus précise a été recommandée pour être adoptée dans les normes de conception sismique pour les PRF. L'objectif principal de l’analyse basée sur la performance en génie parasismique est d'évaluer la performance d'un système à différents niveaux de risque sismique. Compte tenu de la nécessité d'une évaluation complète de la performance, il devient nécessaire de développer des modèles hystérétiques qui intègrent tous les phénomènes importants contribuant à la prédiction de la demande lorsque la structure approche de l'effondrement. Cette étude porte sur l'effet de la résistance et de la détérioration de la rigidité sur la résistance inélastique et la capacité de déplacement. Puisque la détérioration est un problème qui dépend de l'historique, un modèle d'hystérésis général avec détérioration basée sur l'énergie a été développé en utilisant les résultats expérimentaux pour la corrélation. La dissipation d'énergie cumulative, la distorsion cyclique due à la dégradation de la rigidité et la courbe-enveloppe idéalisée ont été également incorporées dans le modèle. Le modèle analytique proposé a permis de simuler avec succès la réponse hystérétique expérimentale des murs avec armatures de PRFV.