Identification du comportement des LIaisons d’une Structure BA dans le cas d’un Renforcement parasismique – ILISBAR

Le projet s’inscrit dans la recherche de solutions optimisées pour le renforcement parasismique de structures béton armé. Les démarches entreprises jusqu’alors se basent souvent sur le comportement de composants structuraux élémentaires reliés entre eux par des liaisons mécaniques difficilement identifiables. Le choix de ces liaisons a un impact très important sur le comportement structural de l’ouvrage dans sa globalité. A l’heure actuelle, l’ensemble des liaisons de la structure doivent être définies individuellement, ce qui constitue une tâche extrêmement lourde. L’idée est de modéliser les liaisons sans avoir recours aux différentes conditions limites impactant la liaison. Cette démarche est une étape très novatrice car elle permettra de modéliser très simplement le comportement d’une structure BA dans son ensemble. Le travail consiste à développer une méthode numérique capable de traduire le comportement d’une liaison d’un élément vertical/élément horizontal renforcé ou non afin de l’insérer dans un modèle de calcul global permettant de caractériser l’impact des renforcements sur l’ensemble du comportement de l’ouvrage.
Cette recherche nécessite deux phases importantes, une partie expérimentale et une partie modélisation numérique. Afin de définir un modèle robuste et prédictif, une campagne d’essais sur des corps d’épreuve ayant des configurations différentes est nécessaire, permettant la définition et le calage de paramètres numériques physiquement identifiables, que ce soit sur des structures non renforcées (initiales) ou renforcées.

Le projet est initialement découpé en 3 parties correspondant au comportement d’une liaison à l’échelle locale, au comportement d’une liaison à l’échelle de la structure et la mise en place d’un modèle descriptif des phénomènes observés dans les deux premières étapes de travail :
1- une campagne expérimentale in-situ s’appuyant sur des simulations numériques préliminaires menées et bénéficiant de la tomographie 3D a été préparée afin d’étudier le comportement de flexion. L’observation des phénomènes de dégradation d’interface et des modes de rupture à l’échelle microscopique nous fournira les informations nécessaires pour la calibration des outils numériques (notamment la loi de comportement et les relations de compatibilité cinématique béton-composite) permettant de décrire le comportement de la jonction à l’échelle mésoscopique. L’étape suivante concernera l’identification d’une stratégie pour effectuer la procédure d’upscaling et passer ainsi à la simulation du comportement des jonctions à l’échelle de la structure.
2- à l’échelle « sous-structure », des spécimens représentant une liaison entre une dalle et un voile BA ont été réalisés et testés expérimentalement jusqu’à rupture. Les dimensions des corps d’épreuve sont d’échelle 1, notamment les épaisseurs des éléments sont conformes aux règles habituelles. Cette étape de travail permet de mettre en place les différents paramètres du renforcement composite et d’analyser l’influence de ces paramètres sur les performances du renforcement. Cette étape a permis de mettre en lumière une configuration de renforcement permettant d’augmenter la performance de la liaison d’environ 60% qui sera utilisé dans le renforcement d’une structure échelle 1 prenant en compte les raideurs des éléments BA adjacents.
3- l'ensemble des résultats obtenus expérimentalement permet le calage du modèle numérique en cours d'élaboration

Le travail à différentes échelles est poursuivi afin de faire varier les différents paramètres géométriques ou matériaux et de déterminer une hiérarchisation des paramètres influant. Ce travail expérimental permet de définir les paramètres incontournables nécessaires à une modélisation traduisant un comportement le plus réaliste possible de la réponse numérique.

1. MECHANICAL CHARACTERIZATION OF A RC WALL-SLAB JOIST REINFORCED BY FRP UNDER ALTERNATING CYCLIC LOADING - Antoine Chalot, Laurent MICHEL, Emmanuel FERRIER – LYON1 - 9th International Conference on Fibre-Reinforced Polymer (FRP) Composites in Civil Engineering (CICE 2018) – Paris – 17-19 july 2018
2. Etude du comportement mécanique de liaison BA Voile-dalle renforcé par PRFC sous chargement cyclique alterné – Antoine Chalot, Laurent MICHEL, Emmanuel FERRIER – LYON1 – 36e rencontres Universitaires de Génie Civil, St Etienne, 20-22 juin 2018

Le projet vise à définir un nouveau concept de modélisation de structures BA renforcées par matériaux composites capable de prendre en compte l’ensemble des éléments indépendamment renforcés et leur interaction pour obtenir une réponse globale de la structure en cas de sollicitations sismiques. L'approche numérique consiste à utiliser à la fois des éléments classiques (type poutres multifibres) dans les zones les moins sollicitées et des modèles numériques 3D complexes dans les zones les plus sollicitées. Ce nouvel outil sera calibré à l’aide d’une campagne expérimentale d’ampleur afin de définir des paramètres modèles facilement identifiables physiquement. Cette nouvelle méthode de modélisation a pour but de s’affranchir de la définition des conditions limites généralement nécessaires au calcul et fortement dépendant du choix du calculateur.