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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère De L’enseignement Sup

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère De L’enseignement Supérieur Et De La Recherche Scientifique Université Des frères Mentouri-Constantine Faculté des sciences de l’ingénieur Département de génie civil SOUTENANCE DE THESE DE MAGISTER EN GENIE CIVIL OPTION : MATERIAUX ET DURABILITE DES CONSTRUCTIONS Thème : Utilisation du TFC dans la réparation et le renforcement des poutres en BA Mémoire:Présenté en vue de l’obtention du diplôme de Magister Présenté par : Mr. Merdas Abde-ELGHANI Option : Matériaux & Durabilité Des Structures Devant le jury Président : Dr. H. HOUARI (PROF) Université Mentouri Constantine. Rapporteur : Dr. N. CHIKH (MC) Université Mentouri Constantine. Examinateurs: Dr. M. BELACHIA (MC) Université de Skikda. Dr. MH.TEKKOUK (CC) Université de Constantine. Lieu : Au laboratoire des matériaux et durabilité des constructions La soutenance aura lieu le : 08 / 02/ 2005 A 10 H 30 Le public est cordialement invité Utilisation du TFC dans la réparation et le renforcement des poutres en BA Notations et symboles ABREVIATIONS : T.F.C. : Tissu de Fibre de Carbone F.R.P. : Fibre a renforcer les polymères MEF : Méthode des éléments finis. (GFRP; Fibre a renforcer les polymères a base de verre ; glass-fiber-reinforced polymer) (CFRP; Fibre a renforcer les polymères a base de carbone carbon-fiber-reinforced polymer) (ATFC; Fibre a renforcer les polymères a base d’aramide aramid-fiber-reinforced polymer). HR Les fibres haute résistance, IM Les fibres à module intermédiaire HM Les fibres à haut module. (GD) les composites grandes diffusions (HP). Les composites hautes performances (TP) résine thermoplastique. (TD) thermodurcissable. Tex. L’unité de masse linéique NOTATIONS : bc(εbu) : déformation du béton à l’ELU fbu = 0,85* fc28/γb γb=1,5 Résistance de calcul en flexion f bu fbu = 0,85* fc28/γb on prend généralement γb=1,5 Résistance de calcul de l’acier fsu ; fsu = fe/γb fcu est caractérisé la résistance de calcul du composite Ec Le module d’élasticité du matériau en (MPa). l’allongement relatif du composite εcu εcr Allongement relatif à la rupture. fcu = Ec . εcu (MPa.). la résistance de calcul z le bras de levier • MRB = moment résistant du béton, Utilisation du TFC dans la réparation et le renforcement des poutres en BA Notations et symboles • MSOLL = moment sous sollicitation à l’E.L.U. dans les cas courants (S = 1,35 G + 1,50 Q), • ba = largeur de la section, • yu = hauteur comprimée du diagramme rectangulaire. S= G+Q , à l’état limite de service. G & Q étant respectivement les charges permanentes et les charge de service FB l’effort dans le béton : FB = b . yu . fbu FS l’effort dans les aciers internes FS = As . fsu, εa élongation ultime des aciers τc contrainte tangentielle τc = 4.FC / l0.b FC = effort dans le composite l0 = longueur de composite b = largeur de composite ou de la lamelle. σbc contrainte de compression du béton . fbu contrainte de compression du béton à l’ELU. σbclim contrainte de compression du béton à l’ELS. σs contrainte dans les aciers tendus. fed contrainte limite dans les aciers tendus suivant les conditions de fissurations. na coefficient d’équivalence acier/béton. nf coefficient d’équivalence composite/béton. Utilisation du TFC dans la réparation et le renforcement des poutres en BA Liste des figures Chapitre II Figure.1. les deux principes de renforcement (tôle d’acier et bande de TFC, lamelles) Figure.2. Principaux matériaux de renfort Figure.3. éléments composants de la Forme linéique Figure.4. éléments composants de la Forme surfaciques Figure.5. éléments composants de la Structure multidimensionnelle Fig.6. Principe de la pultrusion Fig.7. Principe de l’enroulement filamentaire Figure.8. courbes contrainte-déformation typiques des composites et l'acier doux. Chapitre III Figure .1. Plaque de composite collée sur une poutre en béton armé Figure .2. Classification des modes de rupture Figure .3. Poutre en BA plaque -TFC: Rupture de TFC La figure.5. Poutre BA renforcer par TFC-: décollage en mode mélangé La figure 6. : Poutre en BA avec une plaque de TFC, séparation de béton d’enrobage La figure.7.les défaillances de séparation d’enrobage de béton des poutres La figure .8. Une couche mince de béton est resté fixée à la plaque. La figure .9. Poutre en BA collée avec des bondes en TFC ancrées aux extrémités La figure .10. Modes des ruptures de la plaque en TFC et la poutre en BA avec la bande U. Chapitre IV Figure 1: Configuration des poutres d'épreuve Figure 2: Courbe charge-flèche des poutres de série A et B Figure 3: Modèles de fissuration typiques pour poutres en série A et B. Figure 4. Courbes charge–flèche de poutres renforcées par PRFV [0]2 Figure 5: Modèles de fissures typiques pour poutres renforcées par PRFV [0]2 Figure 6: Courbes charge–flèche de poutres renforcées par PRFV [0/90] Figure7: Modèles de fissures typiques pour poutres renforcées par PRFV [0=90] Figure 8: Influence de la longueur de plaques et d la préparation de surface sur la réponse de poutres renforcées par PRFV [0]2 et [0/90] Utilisation du TFC dans la réparation et le renforcement des poutres en BA Liste des figures Figure 9 : Modèle expérimental Figure 10 : Configuration des poutres renforcées Figure 11: Photographie des poutres renforcées à la rupture Figure 12 : Evolution des fissures au cours de l’essai. Figure 1 3 : Comportement global de la poutre de référence et les poutres renforcées par collage de bandes inclinées. Figure 14: Évolution de la charge en fonction des déformations enregistrées par la jauge J1 sur les armatures tendues. Figure 15 : Évolution de la charge en fonction des déformations dans les cadres en acier Figure16: Evolution de la charge en fonction des déformations enregistrées par la jauge J6 pour les poutres P1, P3 et P4 Figure17 : Evolution de la charge en fonction des déformations enregistrées par la jauge J6 pour les poutres P5, P6 et P7 Chapitre .V. Figure 1 : Renforcement en flexion d’une poutre ou d'un plancher Figure 2: Schématisation des forces dans l’élément à renforcer par TFC Figure 3: Déformation de la section à l’ELU Figure 4: Déformation de la section à l’ELS Figure 5: Longueur d’ancrage Figure 6: Longueur d’ancrage spécifique Figure 7: Longueur du transfert de charge Figure 8: Longueur d’ancrage transversale spécifique Figure 9: Poutre en Té et TFC verticaux Figure 10: Poutres en Té, TFC verticaux et équerres Figure11: Poutre en simple, TFC, équerres TFC Figure.12. Schématisations des équerres Chapitre .VI. Figure 1: Organigramme général du logiciel (LACPBC) Figure 2: Fiche matériaux internes Figure 3: Choix des lois instantanées et différées des flèches (ici l'interface) Figure 4: Forme principal, choix de cas d’application (LACPBC) Figure 5: Choix d'une poutre en BA- introduction des données Figure 6: Selon le cas d’application la forme indique les hypothèses, calcul et les références Figure 7: Type d’une page d’impression affichant un résumé d’une application Utilisation du TFC dans la réparation et le renforcement des poutres en BA Notations et symboles Chapitre II Tableau 1: Caractéristiques moyennes des principales fibres de renforts Tableau 2: Performances comparées des différents types d’architecture Tableau 3 : Principales différences entre matrices TP et TD Tableau 4 : Caractéristiques moyennes des matrices thermodurcissables (TD) non renforcées Tableau 5 : Caractéristiques moyennes des matrices thermoplastiques non renforcées Tableau 6 : Synthèse de l’utilisation des résines et renforts non renforcées Tableau 7 : Propriétés mécaniques typiques des composites de verre, carbone et aramide Tableau 8 : Comparaison qualitative entre les fibres de verre, de carbone et les fibres d'aramide Tableau 9 : Caractéristiques des fibres de carbone Chapitre IV Tableau 1: Propriétés mécaniques des matériaux Tableau 2: Spécifications des spécimens de l'épreuve Tableau 3: Résumé des résultats expérimentaux Tableau 4 : Caractéristiques mécaniques des matériaux. Tableau 5 : Charge ultime et gain en charge des poutres renforcées Introduction Générale . 1 INTRODUCTION GENERALE 1. Introduction Au cours de ces dernières années, l'industrie de la transformation des matériaux composites a bénéficié d'une croissance rapide et régulière, soutenue en particulier par la diversité des applications. Les matériaux composites disposent d'atouts importants par rapport aux matériaux traditionnels. Ils apportent de nombreux avantages fonctionnels: légèreté, résistance mécanique et chimique, maintenance réduite, liberté de formes. Ils enrichissent les possibilités de conception en permettant d'alléger des structures et de réaliser des formes complexes, aptes à remplir plusieurs fonctions. Ainsi les matériaux composites (à matrices métalliques, élastomères, polymères ou céramiques) offrent aux industriels et aux designers des possibilités nouvelles d’associer fonction, forme et matériaux, au sein de réalisations, matériaux, systèmes de plus en plus performants. Poids, anisotropie, plurifonctionnalité sont autant d’atouts de principe. Des processus nouveaux de conception, d’industrialisation et de fabrication permettent d’étendre les possibilités techniques, et de mieux satisfaire des besoins parfois contradictoires (poids, fonctions…) auxquels les matériaux homogènes classiques répondent difficilement. Les ouvrages en béton subissent, au cours de leurs vie de service, des modifications structurelles importantes selon leurs importance, leurs exploitation et leurs position environnementale. Les plus fréquentes causes sont (Vizuete 1998): • Accroissement des charges qui sollicitent la structure : ü changement d'usage de la structure (ex: bâtiment d'habitation réhabilité en centre commercial), ü augmentation du niveau d'activité dans la structure (ex: anciens ponts soumis uploads/Ingenierie_Lourd/ mer-4221.pdf