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Other titre : Étude du comportement de colonnes élancées en béton armé de barres ‎et de spirales de PRFV sous charges axiales et excentriques

dc.contributor.advisorBenmokrane, Brahim
dc.contributor.authorAbdelazim, Waseemfr
dc.date.accessioned2020-07-08T15:05:57Z
dc.date.available2020-07-08T15:05:57Z
dc.date.created2020fr
dc.date.issued2020-07-08
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11143/17187
dc.description.abstractAbstract: Rapid innovations in the concrete industry and high-strength materials have allowed for the ‎design of more slender members more than the past, such as slender reinforced concrete ‎‎(RC) columns. Such members suffer several corrosion problems if traditional steel is used ‎as an internal reinforcement material. Consequently, reinforcing slender RC columns with ‎the non-corrosive fiber-reinforced polymers (FRP) reinforcement extends the structure’s ‎lifetime span and can eliminate the high repair and rehabilitation expenditures due to the ‎inevitable corrosion of conventional steel. This undoubtedly satisfies the designers’ needs ‎and successfully introduces FRP-reinforcements in the construction market. However, ‎limited endeavors have been driven to investigate the structural performance of slender RC ‎columns entirely reinforced with FRP-bars. Moreover, current design recommendations ‎proposed for slender FRP-RC columns have many discrepancies attributed to the ‎slenderness limit and the effective flexural stiffness.‎ The research program herein has been directed to experimentally and theoretically assess ‎the structural behavior of GFRP-RC columns. Therefore, thirty-four GFRP-RC columns ‎with various slenderness ratios were prepared and tested at four different initially applied ‎eccentricity ratios (0, 16 %, 33 %, and 66 %). In addition, four steel-RC slender columns ‎were conducted and observed at the same conditions of GFRP-RC ones to serve as ‎benchmarks. Besides the reinforcement type, the slenderness, and the eccentricity ratios, ‎test variables were also included the longitudinal and transverse reinforcement ratios and ‎the concrete compressive strength. Based on the test results, the GFRP longitudinal-bar ‎contribution to the column capacity and its provision of adequate stability can be described ‎as “significant” over the wide range of parameters tested. Then, the research was extended, ‎developing a second-order model for slender FRP-reinforced concrete columns accounted ‎for materials and geometrical nonlinearities. A good correlation was observed between the ‎generated analytical model and the experimental results of the current study and more than ‎‎120 FRP-RC columns were assembled from the literature. The developed model was ‎therefore employed to provide design provisions for slenderness lower and upper limits and ‎to refine the moment magnifier approach addressed in North American codes and guidelines ‎to accommodate GFRP-RC columns. This included proposing simple and practical design ‎equations for the effective flexural stiffness of GFRP-RC columns based on a multiple ‎linear regression analysis of more than 9,500 slender GFRP-RC columns.‎ Finally, the experimental and analytical evidence from this study provide valuable data and ‎design provisions that encourage implementation of GFRP reinforcement in slender RC ‎compression members. These provisions, therefore, support including sections dealing with ‎the design and use of non-prestressed slender compression members (columns, piles, and ‎piers) entirely reinforced with GFRP bars into the future editions of the AASHTO LRFD ‎Bridge Design Guide Specifications for GFRP-Reinforced Concrete (AASHTO 2018‎a), ‎CAN/CSA S6-19 (CSA 2019), ACI 440.1R-15 (ACI 2015), and CSA S806-12 (CSA 2012). ‎fr
dc.description.abstractLes innovations rapides dans l'industrie du béton et les matériaux à haute résistance ont ‎permis de concevoir des éléments plus élancés que le passé, tels que des colonnes élancées ‎en béton armé (BA). Ces éléments structuraux montrent des problèmes de corrosion si ‎l'acier traditionnel est utilisé comme matériau de renforcement interne. Par conséquent, le ‎renforcement des colonnes élancées en BA avec l’armature en polymères renforcés de fibres ‎‎(PRF) non corrosives prolonge la durée de vie de la structure et peut éliminer les coûts de ‎réparation et de réhabilitation élevées dues à la corrosion inévitable de l'acier ‎conventionnel. Cela répond sans aucun doute aux besoins des concepteurs et introduit avec ‎succès des renforts en PRF sur le marché de la construction. Cependant, des efforts limités ‎ont été menés pour étudier la performance de colonnes élancées en BA entièrement ‎renforcées de barres en PRF. De plus, les recommandations de conception actuelles ‎proposées pour les colonnes élancées en PRF-BA présentent de nombreuses différences ‎attribuées à la limite d'élancement et à la rigidité à la flexion effective.‎ Ce programme de recherche a été effectué pour évaluer expérimentalement et ‎théoriquement le comportement des colonnes en BA renforcées de PRFV. Par conséquent, ‎trente-quatre colonnes en BA-PRFV avec divers élancements ont été préparées et testées à ‎quatre différents rapports d'excentricité initialement appliqués (0, 16%, 33% et 66%). De ‎plus, quatre colonnes élancées en BA d’acier ont été réalisées et observées dans les mêmes ‎conditions que celles en BA-PRFV pour servir de référence. Outre le type d'armature, ‎l'élancement et les rapports d'excentricité, les variables d'essai comprenaient également les ‎rapports d'armature longitudinale et transversale et la résistance à la compression du béton. ‎Sur la base des résultats d’essais, la contribution des PRFV comme barres longitudinales à ‎la capacité de la colonne et son apport d'une stabilité adéquate peuvent être décrites comme ‎‎« significatives » sur la large gamme de paramètres testés. Ensuite, la recherche a été ‎étendue, en développant un modèle de second ordre pour les colonnes élancées en béton ‎armé de PRFV prises en compte pour les matériaux et les non-linéarités géométriques. Une ‎bonne corrélation a été observée entre le modèle analytique généré et les résultats ‎expérimentaux de la présente étude et plus de 120 colonnes en BA-PRFV ont été assemblées ‎à partir de la littérature. Le modèle développé a donc été utilisé pour fournir des ‎dispositions de conception pour les limites inférieures et supérieures d'élancement et pour ‎affiner l'approche d’amplification du moment abordée dans les codes et lignes directrices ‎Nord-Américains pour tenir compte des colonnes en BA-PRFV. Cela comprenait la ‎proposition d'une équation de conception simple et pratique pour la rigidité à la flexion ‎efficace des colonnes en BA-PRFV basée sur une analyse de régression linéaire multiple de ‎plus de 9 500 colonnes élancées en BA-PRFV.‎ Enfin, les preuves expérimentales et analytiques de cette étude fournissent des données ‎précieuses et des dispositions de conception qui encouragent la mise en œuvre de l’armature ‎de PRFV dans les éléments élancés en BA soumis aux efforts en compression. Par ‎conséquent, ces dispositions soutiennent l'inclusion de sections traitant de la conception et ‎de l'utilisation d'éléments élancés en compression non précontraints (colonnes, pieux et ‎piliers) entièrement renforcés avec des barres en PRFV dans les futures éditions du guide de ‎conception de pont AASHTO LRFD Spécifications du guide de conception des ponts pour le ‎béton armé de PRFV (AASHTO 2018 a), CAN / CSA S6-19 (CSA 2019), ACI 440.1R-15 ‎‎(ACI 2015) et CSA S806-12 (CSA 2012).‎fr
dc.language.isofrefr
dc.language.isoengfr
dc.publisherUniversité de Sherbrookefr
dc.rights© Waseem Abdelazimfr
dc.rightsAttribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Pas de Modification 2.5 Canada*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ca/*
dc.subjectConcretefr
dc.subjectFRP barsfr
dc.subjectColumnsfr
dc.subjectAxialfr
dc.subjectEccentricityfr
dc.subjectStrainfr
dc.subjectModelfr
dc.subjectFailurefr
dc.subjectSecond-order analysisfr
dc.subjectStabilityfr
dc.subjectCurvaturefr
dc.subjectStiffnessfr
dc.subjectDesignfr
dc.subjectCodesfr
dc.subjectBétonfr
dc.subjectBarres d’armature de PRFfr
dc.subjectPoteauxfr
dc.subjectExcentricitéfr
dc.subjectContraintesfr
dc.subjectDéformationsfr
dc.subjectModèlefr
dc.subjectRupturefr
dc.subjectAnalyse du second ordrefr
dc.subjectStabilitéfr
dc.subjectCourburefr
dc.subjectRigiditéfr
dc.subjectConceptionfr
dc.subjectNormesfr
dc.titleBehavior of slender concrete columns ‎reinforced with GFRP-bars and spirals ‎under concentric and eccentric loadsfr
dc.title.alternativeÉtude du comportement de colonnes élancées en béton armé de barres ‎et de spirales de PRFV sous charges axiales et excentriquesfr
dc.typeThèsefr
tme.degree.disciplineGénie civilfr
tme.degree.grantorFaculté de géniefr
tme.degree.levelDoctoratfr
tme.degree.namePh.D.fr


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