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Thèse Année : 2004

Contribution to the analysis of mechanical behaviour of reinforced concrete slabs strengthened with composite materials

CONTRIBUTION A L'ANALYSE DU COMPORTEMENT MECANIQUE DE DALLES EN BETON ARME RENFORCEES PAR MATERIAUX COMPOSITES

Résumé

The use of externally bonded composite materials for strengthening reinforced concrete structures has received considerable attention in recent years. The object of this thesis is the analysis of reinforced concrete slabs strengthened with composite materials. After a technical study of reinforcement techniques, the bibliographical review deals with the analysis of proposed design methods, especially in the case of strengthened slabs where the composite contribution requires the consideration of biaxial behaviour of composite reinforcement resulting from two-way slab behaviour.

In this context, an experimental study was carried in order to evaluate the performances of various composite failure theories. To accomplish this, a functional efficient composite cruciform specimen was optimised via a set of finite element simulations. This study confirmed the efficiency of the Tsai-Wu criterion to predict the strength of the composite used for the strengthening of the slab namely [0°/90°] carbon/epoxy lamina.

The second part concerns the elaboration of an analytical and experimental procedure in order to evaluate the effect of composite at ultimate stage as well as the study of different parameters governing the stiffness of strengthened slabs. The results shows clearly the influence of composite in particular on the slab carrying capacity which can be increased until five times.

The analysis of the failure mode obtained experimentally confirms that the collapse of slab occurs essentially by punching. Consequently, the last part of this work concerns the introduction of the effect of composite reinforcement in the model of Menétrey to evaluate the punching shear strength of strengthened slabs. The results show good agreement between the predicted and experimental values.
La méthode de renforcement des ouvrages en béton par collage de matériaux composites est une pratique qui connaît actuellement un essor important. Dans cette optique, nous nous proposons d'apporter une contribution à l'analyse du comportement des dalles en béton armé renforcées par matériaux composites. Après avoir examiné les limites technologiques des différentes techniques de renforcement, le bilan bibliographique repose sur l'analyse des méthodes proposées pour le calcul et le dimensionnement des structures renforcées, en particulier dans le cas des dalles en flexion où les efforts sont transmis au renfort composite d'une manière bidirectionnelle.

Dans ce contexte, un protocole expérimental a été mis au point afin d'évaluer les performances des diverses théories développées pour prédire la rupture des composites. Cette étude a démontré l'efficacité du critère de Tsai-Wu à prédire la résistance du composite stratifié carbone/époxy étudié.

Dans un second temps, nous avons élaboré une procédure théorico-expérimentale portant sur l'évaluation du gain en résistance des dalles renforcées par matériaux composites ainsi que les paramètres influençant le comportement en rigidité. L'ensemble des résultats a mis clairement en évidence l'influence du composite en particulier sur la capacité portante de la dalle qui peut être augmentée jusqu'à cinq fois.

L'analyse des modes de rupture obtenus expérimentalement confirme que la ruine de la structure se produit essentiellement par poinçonnement. En conséquence, notre travail s'est orienté vers l'analyse du comportement des dalles renforcées vis-à-vis du poinçonnement. Parmi les différents modèles proposés pour prédire la résistance au poinçonnement des dalles BA, les prédictions du modèle de Menètrey approchent le mieux les valeurs expérimentales. La dernière partie de l'actuel travail concerne la modification du modèle de Menétrey afin de considérer l'effet du composite sur la résistance des dalles renforcées au poinçonnement.

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Dates et versions

tel-00138446 , version 1 (26-03-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00138446 , version 1

Citer

El Houssain Rochdi. CONTRIBUTION A L'ANALYSE DU COMPORTEMENT MECANIQUE DE DALLES EN BETON ARME RENFORCEES PAR MATERIAUX COMPOSITES. Matériaux. Université Claude Bernard - Lyon I, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00138446⟩

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