Renforcement des poutres par des lamelles en composites : analyse non linéaire par éléments finis

Abstract

L'essor industriel à la fin de la Deuxième Guerre mondiale a provoqué une évolution rapide des moyens modernes de transport, de la communication et un accroissement incessant du trafic routier. Cette évolution a été rendue possible grâce aux nouvelles technologies et à des méthodes sophistiquées de conception et de fabrication mécanique. Malheureusement, beaucoup d'infrastructures de génie civil utilisées dans ces domaines ont été construites à cette époque; elles n'ont subi que peu de changements et sont, par conséquent, dépassées par la charge ou présentent beaucoup de signes de vétusté. Le remplacement de toutes ces infrastructures est l'une des solutions possibles, quoique très coûteuse, en plus des nombreuses retombées négatives sur l'économie. La réhabilitation et le renforcement de ces structures par du plastique renforcé de fibres (FRP) est une autre alternative . Cette technique d'avant-garde présente plus d'avantages que les autres techniques si elle est bien maîtrisée. Cependant, avant de pouvoir s'en servir efficacement, plusieurs études sont encore nécessaires, et c'est dans ce cadre que s'inscrit le présent mémoire. Un modèle d'éléments finis est développé pour étudier le comportement non linéaire, à court terme, des poutres en béton armé renforcées en flexion par le FRP. Les non-linéarités géométriques et matérielles seront considérées dans cette étude. Un aspect fondamental qui a guidé le choix du modèle d'éléments finis concerne le mode de rupture : en général, la poutre se ruine soit par flexion soit par cisaillement. Dans le premier cas, le programme développé utilise des éléments poutres, en contrainte uniaxiale, à trois degrés de liberté par noeud; dans le second cas, il utilise des éléments rectangulaires, en contrainte plane, à quatre noeuds et à deux degrés de liberté par noeud. Ces programmes vont nous permettre de prédire la charge ultime, la proportion des matériaux de renfort, le type de matériaux en termes de modules élastiques nécessaires pour atteindre les performance, rigidité et ductilité recherchées en évitant le gaspillage des matériaux; ils serviront de guide pour la conception d'un ouvrage plus fiable et plus économique.