Fatigue behavior of damaged concrete beams repaired with composite material

By the present paper, an analytical model was developed to study the cracked FRP-strengthened reinforced concrete beams subjected to fatigue loading. In order to follow the distribution of interfacial shear stresses causing the debonding phenomenon, a new analytical model based on the cohesive zone (CZ) approach was developed. The present model has the possibility to describe the evolution of the shear stress in the three zones (elastic, microcrack and debonding) and the bearing capacity of the repaired structure. Interface damage scenarios were evaluated for a fatigue load estimated to 90% of the elastic load and another at 60% of the ultimate load Pu.  Results obtained are in good agreement with those given by the literature. The results showed that the shear strength developed by the repaired beam is sensitive to the variation of the mechanical properties (Concrete, FRP and Adhesive layer), the fatigue load ratio and the number of cycles. These parameters can be considered as indicators of damage affecting the health status of the structure repaired during fatigue. The debonding at the FRP-concrete interface noticeably reduced the strength and lifespan of the repaired structure.&nbsp

Etude de la résistance a la fissuration des plaques en l’aluminium réparées par des patchs en composites

La caractérisation mécanique des matériaux repose sur l’étude de son comportement vis-à-vis des sollicitations extérieures qui engendrent des contraintes et des déformations est l’étape indispensable dans les applications industrielles données qui exigent la connaissance et la maîtrise de caractéristiques mécaniques des matériaux choisis. A ce stade on recourt à un certain nombre d’essais normalisés pour accéder aux grandeurs caractéristiques des matériaux, du module d'Young à la limite d'élasticité, en passant par la ténacité ou la résistance à la fatigue.Le premier objectif de cette étude portera donc sur la caractérisation mécanique usuelle indispensable pour l’estimation le module d’Young ainsi que la limite élastique et plastique  des plaques en aluminiums minces et épais en vue de prédire leur aptitude de résistances aux sollicitations mécaniques impose. Des plaques en résine ont été aussi caractérisées dans cette étude par la présentation une technique expérimentale la  plus couramment utilisée dans les industries, et pour atteindre le deuxième objectif de ce travail, on a  fait une modélisation numérique  par le code de calcul Ansys des plaques  en aluminium minces présentant des défauts centraux à des différentes tailles avec et sans collage des patchs en fibres de carbone.  En utilisant la loi Paris, le nombre de cycle est estimé pour différentes tailles de fissures

Etude de l’effet thermique sur les contraintes de cisaillement engendrées par arrachement de la plaque de renforcement FRP: Study of thermal effect on interfacial shear stresses in FRP-plated RC beams under pull-off test

Afin d’éviter les inconvénients des anciennes techniques de renforcement ou de réparation en utilisant les assemblages soudés, boulonnés ou rivetés, l’emplacement de plaques en matériaux composites collées extérieurement sur les structures est apparu comme une alternative fiable assurant une répartition uniforme des contraintes à l’interface. Mais pour des raisons de techniques inadaptées lors de la mise en oeuvre, de surexploitation ou de sousdimensionnement, les nouvelles approches ont soulevé le problème de la séparation de la plaque de renforcement FRP de la poutre en béton. Pour parer à ce type d’endommagement dans les structures réparées, une nouvelle approche analytique tenant en compte l’effet de la température a été développée pour simuler le phénomène de décollement au niveau de l’interface Béton-FRP lors une sollicitation en Mode II. Cette approche est basée sur l’emploi du modèle de la zone cohésive. La loi de comportement (τ-δ) est divisée en trois zones : élastique, adoucissement et décollement. En premier lieu, une validation du modèle analytique a été effectuée avec des résultats issus de la littérature. Afin de réduire la concentration des contraintes au front et retarder leur évolution au niveau de l’interface, une étude paramétrique a été effectuée avec succès pour montrer l’effet de la température et de la variation de propriétés mécaniques et géométriques de la plaque FRP sur le comportement de la structure réparée. In order to avoid various drawbacks caused by old reinforcement techniques and repair based on welded, bolted or riveted assemblies, composite panels glued externally on structures appeared as a reliable alternative ensuring a uniform distribution of the stresses at the interface. However, for reasons of unsuitable techniques during implementation, overuse or under-design, the new approaches have raised the problem of the separation of the FRP reinforcing plate from the concrete beam. To deal with this type of damage in the case of repaired structures, a new analytical approach taking into account the effect of temperature has been developed to simulate the phenomenon of detachment at the Concrete-FRP interface when applying a load in Mode II. This approach is based on the use of the cohesive zone model. The constitutive law (τ-δ) is divided into three zones: elastic, softening and separation. First, a validation of the analytical model was carried out with literature results. In order to reduce the stress concentration at the front and delay their evolution at the interface, a parametric study was carried out successfully to show the effect of the temperature and of the variation of mechanical and geometrical properties of the FRP plate on the behavior of the repaired structure