De nouvelles données et procédures pour concevoir de nouveaux ponts durables et rénover les ponts existants
La fréquence et le coût des réparations des ponts en Europe ont augmenté de manière significative. Cela est dû à des charges de trafic plus élevées que celles attendues lors de la conception initiale, à des conditions environnementales difficiles, à l’utilisation des sels de déneigement, à la mauvaise qualité des matériaux de construction et à la maintenance limitée.
Nouveaux moyens de concevoir et rénover des ponts composites acier-béton
La précontrainte par post-tension externe est une méthode de rénovation reconnue pour la réhabilitation des ponts existants et la construction de ponts neufs. «Pour exploiter les avantages de l’absence de corrosion et de la résistance élevée, des composites polymères renforcés de fibres (PRF) sont de plus en plus utilisés pour les armatures externes au lieu de ceux en acier conventionnel», explique Theodore Karavasilis, coordinateur du projet TimePresCompBridge financé par l’UE. Les armatures sont des câbles ou des fils en acier utilisés dans les éléments de structure en béton précontraint, comme des poutres. Les recherches actuelles sur les ponts composites acier-béton précontraints en externe ont mis l’accent sur la charge à court terme. Ces recherches ont été entreprises avec le soutien du programme Marie Skłodowska-Curie. «Cependant, la perte inévitable de performance à long terme des ponts composites précontraints est une préoccupation majeure dans la pratique, surtout quand des armatures PRF sont utilisées», observe Theodore Karavasilis. Le béton précontraint est un type de béton utilisé dans la construction qui est comprimé considérablement pendant la production pour le renforcer.
Évaluation de l’efficacité des armatures en PRF externes
Les partenaires du projet ont développé une technique d’analyse et de conception solide pour les ponts composites acier-béton qui sont précontraints avec des armatures en PRF externes. Ils ont évalué les performances en flexion et quantifié les moments secondaires dans deux poutres composites acier-béton précontraintes. Une étude numérique paramétrique a examiné l’efficacité de la consolidation d’une poutre composite acier-béton continue avec les armatures externes des différentes zones de section transversale. En outre, TimePresCompBridge a étudié les moments secondaires des poutres composites précontraintes continues présentant différentes configurations d’armatures sous des charges symétriques et asymétriques. Les résultats indiquent que la précontrainte externe non seulement augmente considérablement la capacité de charge ultime, mais améliore également la capacité de redistribution du moment des poutres en composites acier-béton continus. De plus, l’analyse montre que les moments secondaires importants sont présents dans les poutres composites précontraintes continues tout au long de l’historique de charge. «Par conséquent, il est nécessaire d’envisager des moments secondaires dans la conception de la résistance de ces types de ponts», note Theodore Karavasilis. Les chercheurs ont évalué l’utilisation d’armatures PRF externes au lieu d’armatures en acier pour les poutres composites acier-béton précontraintes. Ils ont effectué des simulations numériques sur des poutres composites précontraintes simples et doubles. En particulier, un polymère renforcé de fibres de carbone (PRFC), un polymère renforcé de fibres d’aramide (PRFA) et des armatures en acier précontraint conventionnel ont été comparés à des niveaux de précontrainte allant de 0 % à 60 %. «Les résultats montrent que le comportement des poutres avec PRFC et armatures d’acier est similaire tandis que les armatures PRFA entraînent une charge ultime inférieure et une plus grande capacité de déformation», ajoute Theodore Karavasilis. «TimePresCompBridge a répondu à la nécessité de concevoir de nouveaux ponts plus économiques, utilisant moins de matière et ayant une plus longue durée de vie pour améliorer et entretenir nos ponts avec un trafic et une interruption d’activité minimum», conclut Theodore Karavasilis. En suivi de ce projet, le consortium évalue actuellement la compétitivité des ponts composites acier-béton précontraints avec des armatures PRF externes dans la vie réelle en tenant compte à la fois des performances structurelles et des coûts.
Mots‑clés
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