COMPORTEMENT THERMIQUE ET MECANIQUE D’UN TABLIER D’UN PONT APRÈS RENFORCEMENT PAR DES FIBRES DE CARBONE

Abstract

Résumé Le polymère à renfort fibres peut être utilisé avec succès pour renforcer extérieurement les structures en béton armé en comportement de flexion et cisaillement, où le polymère à renfort fibre de carbone (CFRP) a été identifié comme étant le matériau de choix

ملخص يمكن استخدام البوليمر المقوى بالألياف بنجاح لتعزيز هياكل الخرسانة المسلحة من الخارج في سلوك الثني والقص ، حيث تم تحديد البوليمر المقوى بألياف الكربون باعتباره المادة المفضلة في تطبيقات السيارات. البنية التحتية المدنية مثل الطوابق الجسر. ومع ذلك ، فإن التعرض للعوامل البيئية والصدفية المختلفة على سطح الجسر ، مثل حرائق الحوادث ، يمكن أن يؤدي بسهولة إلى درجات حرارة أعلى من درجة حرارة التحول الزجاجي مما يقلل بشكل كبير من خصائص الالتصاق. لذلك، تتأثر كفاءة نظام الإصلاح لسطح الجسر الحالي الذي يعتمد بشكل أساسي على فعالية الرابطة بين لوحة البوليمر المقوى بألياف الكربون والخرسانة بدرجة كبيرة من درجة الحرارة. لذا فإن أداء عند درجات الحرارة المرتفعة لجسر المقواة خارجيًا مع لوحات كبير ويجب دراسته. يهدف العمل الذي تم تطويره في هذه الرسالة إلى صياغة توصيات تقنية للإصلاح المتواصل لألواح سطح الجسور. لهذا الغرض ، يتم تقديم دراسة تحليلية من ناحية على مقياس المواد لدراسة تأثير الشق المفروض في التجمع المستعبدين المركب ، لمعرفة السلوك عند الانهيار ، من ناحية أخرى إلى المقياس الهيكلي يتم تقديم تحليل نظري محسّن لقيود السطح البيني لحزمة خرسانية مدعومة ببساطة مرتبطة مع لوحة مع وجود تصدع في التحليل النظري الحالي. تم استخدام برنامج العناصر المحدودة من قبل لدراسة السلوك الميكانيكي لألواح والتجمعات المستعبدة وكذلك أدائها من خلال دمجها في مختلف ألواح الخرسانة المسلحة مثل الإصلاح والتعزيز ، وبالتالي نموذج من العناصر يعكس الانتهاء التفصيلي للخرسانة المقواة من التغير في المعايير الحرارية والميكانيكية للمواد المكونة لألواح سطح الجسر المعرضة لدرجات حرارة مختلفة وللحريق. لربط المحاكاة بحالة صالحة، على غرار مزيج من العمل التجريبي من قبل باحثين آخرين في مجال الخرسانة المسلحة اختبارها النار. أخيرًا، تم إنشاء دراسة حدية لشرح تأثيرات خاصية تباين وكفاءة حماية العزل الحراري.

Abstract Fiber-reinforced polymer can be successfully used to externally strengthen reinforced concrete structures in flexure and shear, where carbon fiber reinforced polymer (CFRP) has been identified as the material of choice in infrastructure applications. such as bridge decks. Nevertheless, exposure to various environmental and accidental factors on a bridge deck, such as accident fires, can easily lead CFRP to temperatures higher than the glass transition temperature which drastically reduces the adhesion properties. Therefore, the efficiency of repair system for existing bridge deck that depends mainly on the effectiveness of the bond between CFRP plate and the concrete is significantly affected by the temperature. So the high temperature performance of externally reinforced bridge deck with CFRP plates is considerable and needs to be studied. The work developed in this thesis aims to formulate technical recommendations for durable strengthening of bridge deck slabs. For this purpose, an analytical study is presented on the one hand at the material scale to study the effect of embedded crack on failure behavior of composite bonded assembly (CFRP), on the other hand to structural scale An improved theoretical analysis of interface constraints is presented for a simply supported concrete beam bonded with a CFRP plate and a embedded crack in the present theoretical analysis. A finite element program is performed using the commercial software ANSYS to study the mechanical behavior of CFRP plates and bonded assemblies and their performance by integrating them into different reinforced concrete slabs as a repair and strengthening, then a detailed finite element model of a reinforced concrete beam strengthened by CFRP plate reflects the variation in thermal and mechanical parameters of constituent materials of bridge deck slabs exposed to different temperatures and fire. To relate the simulation to an actual case, a combination of experimental work by other researchers in fire-tested field for reinforced concrete beam strengthened with CFRP is modeled. Finally a parametric study was established to explain the effects of CFRP variation property and efficiency of thermal insulation protection. Key words: deck slab, crack, composite, carbon fiber, temperatures, finite elements, shear, thermal insulation.

dans les applications d'infrastructure civile tel que les tabliers des ponts. Néanmoins l'exposition à divers facteurs environnementale et accidentel sur un tablier de pont, comme les incendies due aux accidents, peuvent facilement mener le CFRP aux températures plus hautes que la température de transition vitreuse ce qui réduit radicalement les propriétés d'adhérence. Donc, l'efficacité du système de réparation pour un tablier de pont existant qui dépend principalement de l'efficacité du lien entre la plaque CFRP et le béton est significativement affectée par la température. Alors les performances à la température élevée de tabliers de pont renforcés extérieurement avec des plaques en CFRP sont considérables et doivent être étudiées. Le travail développé dans cette thèse a pour but de formuler des recommandations techniques pour la réparation durable de dalles de tablier de pont. Pour cela une étude analytique est présentée d’une part à l’échelle matériau pour étudier l’effet de la fissure imposée dans l’assemblage collé en composite (CFRP), pour voir le comportement à la rupture, d’autre part à l’échelle structurel une analyse théorique améliorée des contraintes interfaces est présentée pour une poutre en béton simplement supportée liée avec une plaque en CFRP avec une présence de fissure dans l’analyse théorique actuelle. Un programme d'éléments finis par ANSYS a était utilisé pour étudier le comportement mécanique des plaques en CFRP et des assemblages collés ainsi que leurs performance en les intégrants dans différentes dalles en béton armé comme réparation et renfort, par la suite un modèle d'éléments finis détaillé d'un béton armé renforcé en plaques CFRP rend compte de la variation des paramètres thermiques et mécaniques des matériaux constitutifs des dalles de tablier de pont exposés a différentes températures et à l’incendie. Pour relier la simulation à un cas valide, une combinaison de travaux expérimentaux menés par d'autres chercheurs dans le domaine des bétons renforcés par des CFRP testé au feu sont modélisés. Finalement une étude paramétrique a était établie pour expliquer les effets de la propriété de variation de CFRP et l’efficacité de la protection thermique de isolant. Abstract Fiber-reinforced polymer can be successfully used to externally strengthen reinforced concrete structures in flexure and shear, where carbon fiber reinforced polymer (CFRP) has been identified as the material of choice in infrastructure applications. such as bridge decks. Nevertheless, exposure to various environmental and accidental factors on a bridge deck, such as accident fires, can easily lead CFRP to temperatures higher than the glass transition temperature which drastically reduces the adhesion properties. Therefore, the efficiency of repair system for existing bridge deck that depends mainly on the effectiveness of the bond between CFRP plate and the concrete is significantly affected by the temperature. So the high temperature performance of externally reinforced bridge deck with CFRP plates is considerable and needs to be studied. The work developed in this thesis aims to formulate technical recommendations for durable strengthening of bridge deck slabs. For this purpose, an analytical study is presented on the one hand at the material scale to study the effect of embedded crack on failure behavior of composite bonded assembly (CFRP), on the other hand to structural scale An improved theoretical analysis of interface constraints is presented for a simply supported concrete beam bonded with a CFRP plate and a embedded crack in the present theoretical analysis. A finite element program is performed using the commercial software ANSYS to study the mechanical behavior of CFRP plates and bonded assemblies and their performance by integrating them into different reinforced concrete slabs as a repair and strengthening, then a detailed finite element model of a reinforced concrete beam strengthened by CFRP plate reflects the variation in thermal and mechanical parameters of constituent materials of bridge deck slabs exposed to different temperatures and fire. To relate the simulation to an actual case, a combination of experimental work by other researchers in fire-tested field for reinforced concrete beam strengthened with CFRP is modeled. Finally a parametric study was established to explain the effects of CFRP variation property and efficiency of thermal insulation protection.