2.4 Justification des pièces prismatiques soumises à des ...

CCTP - ANNEXE II
méthodes de calcul applicables aux ouvrages d'art en béton armé réparés ou
renforcés par matériaux composites 1 HYPOTHESES PARTICULIERES 3
2 REGLES GENERALES 3
2.1 Généralités et limites d'utilisation 3
2.1.1 Domaine d'application 3
2.1.2 Documents de référence 4
2.1.3 Notations 4 2.2 Caractéristiques des matériaux 6
2.2.1. Béton 6
2.2.2. Aciers 7
2.2.3 Composites 7
2.2.4. Loi de comportement de l'interface composite-béton ou de la
colle 8 2.3 Actions et sollicitations 9 2.4 Justification des pièces prismatiques soumises à des sollicitations
normales 9
2.4.1 Règles générales 9
2.4.2 Etat limite ultime de résistance 9
2.4.3 Etat limite de service vis-à-vis de la durabilité de la
structure 12
2.4.4 Calcul des déformations et état limite des déformations 14
2.4.5 Condition complémentaire dans le cas de l'incendie sous
ouvrage : 14 2.5 Justification vis-à-vis des sollicitations tangentes 14
2.5.1 Longueur d'ancrage du composite 14
2.5.2 Dimensionnement à l'effort tranchant 15
2.5.3 Vérification du cisaillement de glissement en flexion aux ELU
17
2.5.4 Vérification du délaminage à l'extrémité du renforcement -
rupture interface béton-composite 17
Préambule La présente annexe reprend, en modifiant légèrement les notations, les
parties relatives au dimensionnement du document de l'AFGC "réparation et
renforcement des structures en béton au moyen des matériaux composites -
recommandations provisoires de décembre 2003".
Il s'agit pour la plupart de modifications de forme pour améliorer la
clarté du texte et lever quelques ambiguïtés. Les notations retenues ici
sont conformes à celles du BAEL. Seul le paragraphe 2.4.3 "État limite de service vis-à-vis de la durabilité
de la structure" pour sa partie relative au coefficient d'équivalence
diffère du document AFGC. L'utilisation de cette annexe ne saurait dispenser le projeteur de la
lecture du document de l'AFGC qui est plus complet. La présente annexe concerne uniquement les ouvrages d'art.
HYPOTHESES PARTICULIERES Les règles générales exposées au paragraphe 2 sont appliquées dans le cas
de ce projet en retenant les hypothèses particulières suivantes : - fissuration : A compléter (non préjudiciable, préjudiciable, très
préjudiciable)
- coefficient d'équivalence du matériau composite : A compléter
éventuellement
- les zones soumises à des risques d'incendie sont les suivantes :
A compléter zones pour lesquelles s'applique l'article 2.4.5. ci-après
- efforts ELS et ELU à reprendre par le renforcement par partie
d'ouvrages : A compléter
REGLES GENERALES
1 Généralités et limites d'utilisation Une section renforcée ou réparée avec un composite fonctionne de façon
similaire à une section de béton armée classique. Le composite se comporte
en armature passive externe.
1 Domaine d'application Le domaine d'application des méthodes de dimensionnement et de
justification présentées dans ce chapitre couvre le calcul des ouvrages
d'art en béton armé renforcés ou réparés avec des matériaux composites
(fibres de carbone, fibres de verre et Kevlar) par collage ou par
polymérisation directe sur le support.
Ces méthodes ne couvrent pas le béton précontraint. Le support doit être sain et exempt de toute pathologie susceptible de
dégrader la capacité du béton de surface à transmettre les efforts de
cisaillement indispensables au fonctionnement du composite dans le temps.
Ainsi, les supports souffrant de pathologies telles que l'alcali réaction,
l'attaque sulfatique, une lixiviation, un écaillage avancé, une corrosion
active pouvant provoquer un délaminage de la couche d'enrobage ne peuvent
recevoir un renfort sans un examen et un traitement spécifique garantissant
leur fonctionnement dans le temps. Les produits composites concernés par ce texte doivent présenter un
allongement à rupture en traction supérieur ou égal à 0,85%, afin de
garantir un minimum de ductilité à la structure, provenant des armatures
passives existantes, qui permet à l'ELU une redistribution salutaire des
efforts vers les zones moins sollicitées. Les colles utilisées doivent conduire dans tous les cas à une rupture
cohésive dans le béton de support pour une large gamme de résistances (B20
à B50). Ce mode de rupture devra être systématiquement atteint pour toute
les plages d'hygrométrie et de température préconisées dans leurs domaines
d'emploi. Pour certaines applications, les sollicitations d'origine thermique peuvent
être prépondérantes. Ces cas ne sont pas traités ici. La mise en équation de l'équilibre des sections fléchies reprend les mêmes
hypothèses que celles retenues dans BAEL et les expressions de calculs
proposées dans ce chapitre s'appuient sur des hypothèses d'adhérence
parfaite entre composite et béton compte tenu des niveaux de contraintes de
l'interface et du composite (définies dans les paragraphes suivants). Par
ailleurs les déformations des sections et les diagrammes de répartition des
contraintes normales qui en résultent sont développés suivant les mêmes
hypothèses que celles retenues dans le BAEL. Les règles de dimensionnement définies ci-après ne sont valables que pour
les structures soumises à des conditions de températures tempérées. A défaut de spécifications particulières de la part du fabricant, on
retiendra comme valeurs extrêmes pour la température T les valeurs
suivantes : -20°C < T< TG - 10°C (avec TG : température de transition vitreuse) Les matériaux composites peuvent être mis en ?uvre sur plusieurs couches.
Le nombre maximal de couches est défini par produit et il figure sur la
fiche technique du produit.
2 Documents de référence
Règlements de calcul
Fascicule 62 titre 1 section 1 du CCTG - Règles techniques de conception et
de calcul des ouvrages et constructions en béton armé suivant la méthode
des états limites - BAEL 91 révisé 99
3 Notations Les notations utilisées par la suite sont celles du BAEL complétées par
celles spécifiques aux matériaux composites |BAEL |DOC |DEFINITION |
|Caractéristiques des matériaux et de l'interface |
|Eb |Eb |Module d'Young du béton |
|fbu |fbu |Valeur de calcul de la résistance à la compression du |
| | |béton aux ELU |
|fcj |fcj |Résistance caractéristique du béton en compression à j |
| | |jours |
|fc28 |fc28 |Résistance caractéristique du béton en compression à 28|
| | |jours |
|ftj |ftj |Résistance caractéristique du béton en traction à j |
| | |jours |
| |?bcu,d |Valeur de calcul de la résistance au cisaillement du |
| | |béton à l'interface avec le composite aux ELU |
| |?bc,d |Valeur de calcul de la résistance au cisaillement du |
| | |béton à l'interface avec le composite aux ELS |
|fe |fe |Limite d'élasticité de l'acier |
| |fsu |Valeur de calcul aux ELU de la résistance de l'acier |
| |?su |Valeur de calcul aux ELU de la limite entre les |
| | |domaines élastique et plastique de l'acier |
|?s |?s |Coefficient partiel de sécurité sur l'acier |
|?b |?b |Coefficient partiel de sécurité sur le béton comprimé |
|?bt |?bt |Coefficient partiel de sécurité sur le béton tendu |
|Es |Es |Module d'Young de l'acier |
|n |n |Coefficient d'équivalence acier-béton |
| |ff |Résistance garantie à la rupture en traction du |
| | |composite |
| |Ef |Module d'Young en traction du composite |
| |?fu,d |Valeur de calcul de la déformation limite du composite |
| |ffu,d |Valeur de calcul de la résistance en traction du |
| | |composite aux ELU |
| |ff,d |Valeur de calcul de la résistance en traction du |
| | |composite aux ELS |
| |?ad,e |Déformation de cisaillement pour la contrainte moyenne |
| | |à la limite de linéarité de l'interface composite-béton|
| |Gad |Module de cisaillement de l'interface |
| |?adu,d |Valeur de calcul de la résistance au cisaillement de |
| | |l'interface béton-composite ou de la colle aux ELU |
| |?ad,d |Valeur de calcul de la résistance au cisaillement de |
| | |l'interface béton-composite ou de la colle aux ELS |
| |?ad,e |Contrainte moyenne de cisaillement à la limite de |
| | |linéarité de l'interface composite-béton |
| |?ad |Coefficient de réduction sur l'interface pour tenir |
| | |compte des effets différés |
| |?f |Coefficient de réduction sur le composite pour tenir |
| | |compte du vieillissement du composite |
| |?v |Coefficient minorant la contrainte de traction dans le |
| | |composite sous l'effort tranchant |
| |nf |Coefficient d'équivalence composite-béton |
|