Figure 2.42 Détails des poteaux testés, [Hadhood et al., 2017e]
Poteaux courts en béton armé de PRF sous charges excentrées : cas du béton léger de structure
Il n’existe pas actuellement d’études publiées traitant du comportement de poteaux en béton armé de polymère renforcé de fibres (PRF). Ce manque de données expérimentales constitue l’un des justificatifs du présent projet de recherche.
2.6
Normes et guides conception
2.6.1
Normes pour les poteaux en béton armé d’acier
Norme A23.3 [CAN/CSA A23.3 :19]
D’après l’article 10.10.4 de la norme, la résistance pondérée en compression simple des poteaux s’exprime suivant l’équation 2.19.
Pr(max) = ⎧ ⎪ ⎨ ⎪ ⎩ 0,90Pro Armatures hélicoidales
(0,2 + 0,002h)Pro ≤0,80Pro Armatures transversales constituées de cadres
(2.19) Avec
Pro = α1ϕcfc′(Ag− Ast) + ϕsfyAst (2.20)
α1 = 0,85 − 0,0015fc′ ≥0,67 (2.21)
Avec Pr(max), la résistance pondérée à la charge axiale maximale, Pro est la résistance
56 CHAPITRE 2. REVUE DE LITTÉRATURE poteau, Ag et Ast sont respectivement la section brute et la section totale d’armature
longitudinale, α1 est le paramètre d’amplitude des contraintes dans le béton pour le dia-
gramme rectangulaire équivalent, αc est le coefficient de sécurité partiel relatif à fc′ , fc′
est la résistance spécifiée à la compression du béton, ϕs est coefficient de sécurité partiel
relatif à fy, fy est la résistance élastique spécifiée de l’acier.
Norme S6 :19 [CAN/CSA S6 :19]
D’après l’article 8.8.5.6 de la norme S6 :19 [CAN/CSA S6 :19], la résistance pondérée à la compression simple des poteaux s’exprime suivant l’équation 2.22.
Pr(max) = ⎧ ⎪ ⎨ ⎪ ⎩ 0,80Pro Armatures hélicoidales
0,75Pro Armatures transversales constituées de cadres
(2.22) Avec :
Pro = α1ϕcfc′Ag+ ϕsfyAst (2.23)
Les différentes variables de l’équation ont été définies précédemment.
Norme ACI 318 [ACI 318-19]
D’après les sections 10.5.2.1, 22.4.2.1 et 22.4.2.2 de la norme ACI 318-19, la résistance de nominale à la compression de poteaux de faibles excentricités s’exprime suivant l’équation 2.24. Pn = ⎧ ⎪ ⎨ ⎪ ⎩ 0,85Po Armatures hélicoidales
0,80Po Armatures transversales constituées de cadres
(2.24) Po = 0,85fc′(Ag− Ast) + fyAst (2.25)
Avec Pn est la résistance maximale sous charges axiales, Po est la résistance du poteau
sous charges axiales (excentricité nulle). Les autres variables de l’équation ont été définies dans les sections précédentes.
2.6.2
Normes pour les poteaux en béton armé de PRF
Norme CSA S806 [CAN/CSA S806-12]
D’après l’article 8.4.3.6 de la norme CSA S806, la résistance pondérée à la charge axiale maximale, Pr,max, des éléments comprimés se calcule selon l’équation 2.26.
2.6. NORMES ET GUIDES CONCEPTION 57 Pr,max= ⎧ ⎪ ⎨ ⎪ ⎩ 0,85Pro Armatures hélicoidales
0,80Pro Armatures transversales constituées de cadres
(2.26) Pro = α1ϕcfc′(Ag− Af rp) (2.27)
Avec Pr,nax , la résistance pondérée à la charge axiale maximale des éléments sollicités
en compression, Pro est la résistance pondérée à la charge axiale lorsque l’excentricité est
nulle, Af rp est la section d’armature longitudinale. Les autres variables ont été définies
dans les sections précédentes.
Guide ACI 440.1R [ACI 440.1R-15]
Le guide ACI 440.1R [ACI 440.1R-15] recommande de négliger les armatures de PRF en compression. Pour une section rectangulaire, les taux d’armature de PRF et celui correspondant à la rupture équilibrée peuvent être calculés à l’aide de l’équation 2.28 et 2.29 respectivement. ρf rp = Af rp bd (2.28) Rupture équilibrée ρf rpbal = α1β1 ϕc ϕf rp fc′ ff rpu ϵcu ϵcu+ ϵf rpul (2.29) α1 = 0,85 − 0,0015f ′ c ≥0,67 (2.30) β1 = 0,97 − 0,0025f ′ c ≥0,67 (2.31)
Avec ρf rp le taux d’armature longitudinal de PRF, ρf rpbal est le taux d’armature corres-
pondant à la rupture équilibrée, Af rp est la section d’armature longitudinale de PRF, d
est la distance entre la fibre extrême comprimée et le centre de gravité de la force de trac- tion des armatures longitudinales, f′
c est la résistance à la compression du béton, β1 est le
rapport de la hauteur d’une section rectangulaire comprimée à la distance portant jusqu’à l’axe neutre, b est la largeur de la face comprimée de l’élément, ϵf rpul est la déformation
ultime de l’armature tendue de PRF, ff rpuest la résistance ultime en traction dans la PRF.
Norme S6 :19 [CAN/CSA S6 :19]
La norme S6 :19 [CAN/CSA S6 :19] a récemment admis l’utilisation des barres de PRF dans les membrures soumises à une charge axiale et de flexion. Cependant, la résistance
58 CHAPITRE 2. REVUE DE LITTÉRATURE à la compression de l’armature de PRF doit être limitée à une contrainte qui correspond à une déformation de 0,002 dans le calcul de la résistance axiale et en flexion pondérées. L’équation 2.22 permet de calculer la résistance axiale pondérée maximale dans le cas des poteaux dotés d’armatures hélicoïdales ou de ligatures.
2.6.3
Guide ACI 213R-14
Selon le guide ACI 213R-14, 2014 (Guide for Structural Lightweight-Aggregate Concrete), la méthode de dimensionnent de poteaux confectionnés avec du béton léger est essentielle- ment la même que celle du béton de densité normale. La réduction du module d’élasticité du béton devrait être prise en considération dans le cas des sections où l’effet de l’élance- ment est considéré. Le guide rapporte également les conclusions suivantes des études de Pfeifer [1968] et Washa and Fluck [1952] sur le comportement dans le temps de poteaux en béton léger et en béton de densité normale :
– Le raccourcissement instantané engendré par le chargement initial peut être prédit avec précision par la théorie de l’élasticité. Le raccourcissement des poteaux en béton léger sera supérieur à celui des poteaux en béton de densité normale en raison du module élastique plus faible du béton léger ;
– Le raccourcissement du béton léger et du béton de densité normale dans le temps peut différer lorsque de petits spécimens non renforcés sont comparés. Ces différences, cependant, sont minimisées dans le cas des poteaux de grande taille en béton armé, car l’augmentation des dimensions et du taux d’armature longitudinale réduit le raccourcissement des poteaux dans le temps. Le raccourcissement temporel mesuré a été comparé à ceux prédits par la théorie, et des corrélations satisfaisantes ont été trouvées ;
– Il existe une bonne corrélation entre les résistances des poteaux en béton léger et en béton de densité normale avec la théorie. Cette corrélation est indépendante du type de béton et du chargement.