MODÉLISATION NUMÉRIQUE DE L'EFFET DE LA RÉSISTANCE MÉCANIQUE SUR LE COMPORTEMENT THERMIQUE DES POUTRES EN BÉTON ARMÉ DE BARRES EN PRFV

Abstract

La corrosion des barres d'acier réduit la durabilité et le bon fonctionnement des structures en béton armé, et menace leur sécurité. En outre, le coût de la réparation de ces structures est exorbitant; en conséquence, il est nécessaire de remplacer l'acier par un matériau ayant une excellente résistance à la corrosion telle que les polymères renforcés de fibres (PRF). Bien que, les barres de PRF légères se caractérisent par une grande immunité contre la corrosion, de haute résistance à la traction, d’une longue durée de vie et une mise en place aisée, néanmoins, l'incompatibilité thermique transversale entre barres de PRF et le béton peut générer des fissures dans le béton sous haute température et par conséquent la rupture de l'enrobage si l’action du confinement de béton est insuffisante. L'objectif principal de cette étude est d'analyser, par éléments finis en utilisant le logiciel ADINA, les effets de la variation de la résistance du béton sur les contraintes et les déformations thermiques transversales des poutres en béton armé de barres en PRF de verre (PRFV), soumises à des variations de températures ΔT allant jusqu'à 70°C, dont l'action du confinement de béton est asymétrique. Aussi, de déterminer la charge thermique (ΔTcr) produisant les premières fissures à l’interface armature en PRF/ béton et la charge thermique (ΔTsp) produisant la rupture de l'enrobage de béton en fonction de la résistance à la compression du béton (fc’) et le rapport de l'épaisseur de l’enrobage de béton au diamètre de la barre en PRF (c/db). Les principaux résultats numériques montrent que les charges thermiques ΔTcr produisant les premières fissures dans le béton à l’interface armature en PRF / béton des poutres, varient de 20 à 35 °C pour des rapports c/db variant de 1 à 3,2 respectivement dépendant de la classe de béton allant de 25 à 90MPa. Cependant, les charges thermiques ΔTsp produisant la rupture de l'enrobage de béton des poutres varient de 30 à 50°C, 45 à 60 °C, et de 55 °C à plus de 70 °C pour des rapports de c/db de 1; 1,4 et 2 respectivement dépendant de la classe de béton variant de 25 à 90MPa. Il est à noter que ces charges thermiques ΔTcr et ΔTsp augmentent avec l’augmentation de la classe de béton et le rapport c/db. En outre, des comparaisons entre les résultats numériques et analytiques en termes de contraintes de traction circonférentielle, de déformations thermiques transversales et des charges thermiques des fissurations, sont présentées. Mots clés: Béton, barres en PRFV, classe de béton, rapport (c/db), variation de température (ΔT), déformations et contraintes transversales, fissuration, rupture de béton, poutres, confinement asymétrique.