Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Avec l’augmentation des sollicitations appliquées aux infrastructures de transport et la dégradation progressive des matériaux, un grand nombre de poutres et de ponts en béton armé nécessitent aujourd’hui des travaux de réhabilitation afin d’assurer une marge de sécurité structurale adéquate. Parmi les solutions émergentes, le renforcement à l’effort tranchant par barres collées internes à la section (méthode ETS, Embedded Through Section) représente une alternative prometteuse, combinant efficacité structurale et faisabilité pratique. Cette technique consiste à percer la section d’un élément existant en béton armé afin d’y insérer des barres de renforcement en acier ou en polymères renforcés de fibres (PRF), lesquelles sont ensuite ancrées à l’aide d’un adhésif époxydique. Comparée aux méthodes conventionnelles, la technique ETS offre une meilleure durabilité et un ancrage plus efficace, car les barres sont protégées dans le cœur de la section. Dans la pratique, les poutres à renforcer sont généralement soumises à une charge permanente significative au moment de l’installation du renforcement, ce qui peut influencer l’activation des barres ETS et modifier la contribution respective du béton et du renfort à la résistance ultime. Afin d’évaluer l’impact de ces charges préexistantes, ainsi que l’effet du type de barres ETS utilisées, une étude numérique a été réalisée au moyen du logiciel VecTor2. La méthodologie adoptée comporte trois volets : (i) la validation du modèle numérique par comparaison avec des résultats expérimentaux existants, (ii) une analyse paramétrique sur des barres élastoplastiques en acier, et (iii) une analyse paramétrique sur des barres en PRF (PRF-C et PRF-G), en considérant différents niveaux de précharge et différentes conditions d’adhérence. Les résultats montrent que la méthode ETS permet d’accroître de manière significative la résistance à l’effort tranchant des poutres épaisses en béton armé, tant pour les barres en acier que pour les barres en PRF. Toutefois, l’efficacité du renforcement est influencée par la rigidité du matériau des barres et par le niveau de charge appliquée au moment de l’installation. Une charge permanente élevée tend à réduire la contribution des barres ETS, bien que le gain de résistance global demeure appréciable. Par ailleurs, les analyses mettent en évidence que les barres en PRF, en raison de leur comportement plus fragile et de leur rigidité inférieure, réagissent différemment aux niveaux de précharge par rapport aux barres en acier. En conclusion, cette recherche confirme la pertinence du recours à la méthode ETS pour prolonger la durée de vie des poutres en béton armé et propose des recommandations pour l’optimisation du choix des matériaux de renforcement en fonction des conditions de charge de service. Les résultats obtenus contribuent à enrichir la compréhension des mécanismes d’interaction entre béton et barres ETS et offrent des pistes d’amélioration pour les futures approches normatives en conception et réhabilitation des structures.