Analyse comparative entre l'armature d'acier et de polymères renforcés de fibres de verre des structures souterraines en béton armé

Abstract

Les chambres souterraines préfabriquées en béton armé avec des barres d’acier sont fréquemment utilisées dans la construction et les industries électriques pour les câbles d’alimentation, pour les logements et les transformateurs. Au Québec, plus de 30 000 de ces chambres ont été installés par Hydro-Québec au cours des 30 dernières années. Cependant, comme d'autres structures en béton armé traditionnel, la corrosion de l'armature d'acier constitue la principale cause de détérioration des chambres souterraines, conduisant à des réparations coûteuses et des réhabilitations ainsi que d'une réduction significative de la durée de vie. Ce problème pourrait donc être enrayé avec l’utilisation d’armatures en polymères renforcés de fibres de verre (PRFV).

Ce document présente un résumé des normes canadiennes en vigueur qui régissent l’utilisation des matériaux composites essentiellement. En plus, les données expérimentales pertinentes sur le comportement et la résistance d'un total de 9 chambres souterraines à grande échelle de béton totalement renforcé de polymères renforcés de fibres de verre (PRFV) et de barres d'acier sont présentées. Les chambres mesurent 2 300 mm de largeur par 3 800 mm de longueur et les murs sont d'une hauteur de 2 800 mm. Différents scénarios de charge sont testés pour représenter toutes les sortes de sollicitation au cours de sa vie au service (fatigue, compression et tirage direct). Les résultats expérimentaux ont été indiqué en termes de charge de ruptures, de réseaux, de fissures et en déformation.

L’essai de fatigue présente des résultats négligeables par rapport aux déformations (béton et armature), aux déplacements ainsi qu’aux réseaux de fissurations. L’essai de tirage direct se termine par la rupture par poinçonnement suite aux essais en fatigue et les chambres n’ont révélé aucune rétention de résistance dans les données recueillies. Les essais statiques, qui sont également à la suite des essais en fatigue, ont le même comportement que les essais statiques simples, réalisés par l’étudiant M. Alexandre d’Amours. Finalement, la charge combinée (application d’une charge de 180kN statique avec un essai de tirage direct) reflète les conditions d’installation et le comportement en charge est légèrement différent, mais non significatif. Également, les résistances finales sont concordantes avec les essais de tirage direct seulement.

En somme, les chambres souterraines en acier et en PRFV respectent toutes les exigences minimales du devis de performance par rapport à tous les tests effectués. À la suite de la conclusion de l'analyse, les chambres en PRFV ont démontré une «équivalence» par rapport aux chambres souterraines en acier.