Shear strength and behavior of circular concrete members reinforced with FRP bars and spirals

Les éléments circulaires en béton armé sont largement utilisés dans les structures en génie civil, comme par exemple, les pieux et les piles de pont. Également, ils sont très utilisés dans les systèmes de pieux battus dans des environnements agressifs et marines. Ces éléments sont habituellement utilisés avec un renforcement interne en acier. La corrosion de l'acier est un des problèmes majeurs qui diminuent la durée de vie et peuvent même amener la structure à la ruine et ce, partout dans le monde. Dans la dernière décennie, utiliser des polymères renforcés de fibres (PRF) est une bonne solution aux problèmes précédents et augmente la durée de vie des structures en béton armé, comme les ponts, les stationnements, les tunnels et les structures marines. Récemment, l'utilisation des barres de PRF dans les murs-diaphragmes, qui sont des ouvertures dans les murs de soutènement percé avec de la machinerie d'excavation de tunnel, gagne en popularité dans le domaine de l'excavation de tunnel. Depuis quelques années, le comportement en cisaillement des éléments en béton armé de PRF a été étudié dans plusieurs recherches. Par conséquent, les normes et les guides de dimensionnement sont disponibles pour les efforts tranchants. Ils sont développés à partir des expériences en laboratoires sur des éléments rectangulaires. Par contre, aucune recherche a été fait sur les éléments circulaires renforcés de PRF avec des barres et des spirales sous un effort tranchant. Dans ce sujet d'étude, un programme expérimental a été développé pour regarder le comportement en cisaillement des éléments circulaires en béton armé de PRV de verre (PRFV) et de PRF de carbone (PRFC), pour les barres longitudinales ainsi que pour les spirales (transversales). Un total de 20 spécimens circulaire de grandeur réelle, avec comme dimension 3,000 mm de long et 500 mm de diamètre, ont été fabriqués et testés à l'effort tranchant. Les spécimens ont été divisés en cinq séries; la série I contient deux spécimens de références en acier avec et sans renforcement transversal. La série II contient trois spécimens ayant de l'armature longitudinale en PRFV avec et sans renforcement transversal. La série III contient cinq spécimens renforcés de PRFV (Type I) dans le sens longitudinal et transversal. La série IV comprend six spécimens renforcés de PRFV (Type II) dans le sens longitudinal et transversal. Finalement, la série V comprend quatre spécimens totalement renforcés de PRFC. Les essais expérimentaux ont été réalisés dans le laboratoire de structure de la Faculté de génie à l'Université de Sherbrooke. L'objectif principal est de tester ces spécimens pour étudier le comportement des poutres circulaires en béton armé avec des PRFV et PRFC pour le renforcement longitudinal et transversal (spiral). Plusieurs paramètres y sont étudiés : type de renforcement, le taux d'armature longitudinal, le taux d'armature en cisaillement (diamètre et espacement des spires) ainsi que le rapport portée en cisaillement sur la profondeur effective. Les résultats sur les spécimens sont présentés et discutés en terme de la flèche, du réseau de fissuration, du mode de rupture, de la capacité ultime en cisaillement, le béton, la déformation longitudinale et transversale, efficacité des spirales en PRF, l'action de poutre à arche sur quatre articles de journal discutés dans cette dissertation, une étude analytique pour évaluer la validité des équations disponibles dans les codes et les guides de dimensionnement et de déterminer si certaines modifications devraient être faites pour que les sections circulaires avec un renforcement complet avec des spirales en PRF soient mieux adaptées. Les poutres testées ont également été analysées en utilisant Response 2000 (R2K), où il est basé sur la théorie du champ de compression modifiée (TCCM). Basé sur les résultats obtenus, la capacité en cisaillement des éléments circulaires en béton armé de PRF a été déterminé avec l'approche d'une section rectangulaire mais en changeant certains paramètres pour prendre en compte la profondeur effective, la largeur équivalente, des propriétés mécaniques ainsi que la géométrie des PRFV et PRFC pour les spirales. De plus, une nouvelle équation est introduite pour quantifier la contribution des spirales (V[indice inférieur s[florin]]) des éléments circulaires pour prendre en considération l'inclinaison des spires, de la courbure et de la réduction de la résistance suite à l'étirement de la spirale. L'équation proposée permet de prédire raisonnablement la capacité en cisaillement.

Name thesis:degree_name

Ph. D.

Level thesis:degree_level

Doctorat

Discipline thesis:degree_discipline

Génie civil

Grantor dc:publisher

Université de Sherbrooke

Year dc:date.issued

2016

Author dc:creator

• Ali, Ahmed Mohammed Hassan

Advisor dc:contributor.advisor

• Benmokrane, Brahim

• Concrete
• Circular
• FRP
• Shear
• Hoops
• a/d ratio
• Carbon FRP
• Glass FRP

Language dc:language.iso

en

Handle dc:identifier.uri

http://hdl.handle.net/11143/8803

OAI identifier oai:identifier

oai:usherbrooke.scholaris.ca:11143/8803