Analyse et modélisation des poutres continues en acier renforcées par des plaques en matériaux composites

Abstract

La dégradation prématurée des éléments de structures métalliques nécessite un renforcement ou une réparation. Parmi les techniques de renforcement existantes, les matériaux composites se sont récemment développés et sont de plus en plus couramment utilisés comme alternative aux matériaux conventionnels, principalement en raison de leur haute résistance et rigidité spécifique, mais aussi à cause de leurs propriétés mécaniques ajustables dans des grandes proportions. Cependant, un problème important est associé au renforcement en flexion des poutres métalliques: le décollement de la plaque de renforcement. En effet, depuis que le renforcement par les matériaux composites a été mis en oeuvre, de nombreux essais en laboratoire ont permis de conclure que le délaminage de la plaque de renforcement est le mode de rupture le plus fréquent dû à une forte concentration des contraintes au bord de la plaque de renforcement. L'objectif du travail effectué dans le cadre de cette thèse est d'une part de contribuer au développement d'un modèle analytique pour prédire le comportement des contraintes interfaciales d’une poutre continue en acier renforcée en flexion sous chargement mécanique, et d'autre part d’expliquer les effets de la plaque composite sur ces contraintes. Dans le modèle adopté, les déformations de cisaillement dans l’adhérent sont prises en compte et en supposant une contrainte de cisaillement linéaire à travers la hauteur de la poutre métallique. Pour une poutre en acier de section en I, un coefficient géométrique est déterminé pour montrer l’effet des déformations de cisaillement des adhérents. En conséquence, la méthode peut être utilisée pour concevoir les poutres renforcées ayant une section géométrique qui change sur sa longueur. La présente méthode est basée sur la solution théorique améliorée pour la prédiction des contraintes d’interface, en prenant en compte les déformations de cisaillement des adhérents et en supposant une contrainte de cisaillement parabolique à travers l'épaisseur de la poutre et de la plaque collée. Les résultats de notre présent modèle ont été validés par comparaison aux résultats des contraintes d’interface issus de la littérature.