Optimisation numérique des paramètres de confinement des cylindres en béton par des bandes composites

Abstract

L’utilisation des matériaux composites dans le domaine de génie civil a connu un grand progrès puisqu’ils disposent d’un rapport performances/écologie important par rapport aux matériaux traditionnels, étant de nature plus légère, ces matériaux innovants sont largement utilisés dans le confinement des colonnes en béton pour répondre aux besoins d’amélioration de leurs performances mécaniques. Les différentes techniques et modèles de confinement par collage de matériaux composites rapportés dans la littérature scientifique ont confirmés que la pression latérale du confinement est en fonction des caractéristiques géométriques et mécaniques des composites. Par conséquent, le présent travail consiste à optimiser et rechercher les paramètres les plus adéquats des bandes composites FRP, permettant d’améliorer la résistance du béton confiné avec le même taux de confinement. A cet effet, une simulation numérique à base des éléments finis est menée à l’aide du logiciel ABAQUS sur des cylindres en béton de dimensions normalisées partiellement confinées par collage externe de bandes composites chargées en compression. Les matériaux constitutifs sont modélisés suivant des modèles numériques à savoir : le modèle « Concrete Damaged Plasticity » qui permet de tenir compte de la dissymétrie du comportement non linéaire du béton en compression et en traction, couplé avec l’endommagement pour représenter l’évolution des fissures, et un modèle élastique orthotrope pour prédire la réponse des composites. L’approche proposée est validée par des modèles expérimentaux disponibles dans la littérature. Enfin, les résultats numériques obtenus en termes d’évolution des contraintes et des variables d’endommagement montrent d’une part l’intérêt des composites FRP sur la réponse globale et locale des éléments confinés, et d’autre part des gains remarquables en termes de capacité portante qui sont quantifiés par la confrontation des courbes contrainte-déformation