Etude de renforcement des poutres en Béton Armé par des matériaux composites CFRP et GFRP

Abstract

Le présent mémoire porte sur l’étude du comportement mécanique des poutres en béton armé renforcées par des matériaux composites de type CFRP (polymères renforcés de fibres de carbone) et GFRP (polymères renforcés de fibres de verre). L’objectif principal de cette étude est d’évaluer le comportement global de poutres en béton armé à travers deux approches distinctes. La première consiste à étudier l’influence du remplacement total des armatures longitudinales inférieures en acier par des barres composites (CFRP et GFRP). La seconde approche vise à analyser l'effet de l'adjonction d'une armature composite additionnelle (en carbone ou en fibre de verre) positionnée au milieu, en maintenant les barres d'acier inférieures d'origine. Dans un premier temps, une poutre de référence en béton armé a été modélisée numériquement sous le logiciel Abaqus afin de reproduire son comportement mécanique sous chargement statique. Ensuite, plusieurs configurations de renforcement ont été étudiées, notamment le remplacement des armatures inférieures par des barres en CFRP puis en GFRP, ainsi qu’une configuration hybride associant les armatures traditionnelles en acier à une barre composite supplémentaire placée au centre de la zone tendue. La modélisation numérique a été réalisée à l’aide de la méthode des éléments finis en utilisant le modèle « Concrete Damaged Plasticity » (CDP) pour représenter le comportement non linéaire du béton. Les résultats obtenus ont permis d’analyser l’évolution de la charge ultime, des déplacements, des contraintes ainsi que des mécanismes d’endommagement du béton à travers les variables DAMAGET, DAMAGEC et SDEG. Les résultats montrent que les armatures en CFRP améliorent significativement la rigidité et la capacité portante des poutres, tandis que les armatures en GFRP offrent une meilleure capacité de déformation mais une rigidité plus faible. Les configurations hybrides acier/composite présentent les meilleures performances globales en combinant résistance mécanique, stabilité structurale et ductilité.