Contribution à l’étude du comportement de dalles de ponts en béton autoplaçant léger armé de barres en PRFV soumises à des charges statiques concentriques
Abstract: Accelerated bridge construction (ABC) is an advanced bridge construction technique which reduces the structural loads and expediting transportation and installation of the precast bridge elements. Over the past decades, there have been progressive advancements in the use of ABC. One of the greatest materials helps reaching ABC approaches is the lightweight self-consolidating concrete (LWSCC). The use of LWSCC results in reducing the cross-sections of concrete members and overall transportation cost of precast elements. No research, however, seems to have investigated the structural behavior of the LWSCC bridge deck slabs reinforced with glass fiber-reinforced polymer (GFRP) bars under a concentrated load. In addition, current North American bridge design codes for FRP-reinforced structures (ACI 440.1R-15, AASHTO LRFD 2018, and CAN/CSA S6-19) do not provide guidance for LWSCC bridge deck slabs reinforced with GFRP reinforcement. This research program focuses on providing experimental results as well as analytical comparison between recorded load capacities and shear strength predictions calculated according to equations provided in CAN/CSA S806-12, ACI 440.1R-15, and AASHTO LRFD-2018. The experimental program included eight full-scale LWSCC bridge deck slabs reinforced with GFRP bars measuring 3,000 mm long × 2,500 mm wide × 200 mm thick which were tested up to failure under a concentrated load simulating the footprint of a standard CL-625 truck wheel load (87.5 kN) defined by the Canadian Highway Bridge Design Code (CHBDC), CAN/CSA S6-19. The investigated parameters were: (i) reinforcement ratio, (ii) top reinforcement; (iii) effect of edge-restraining; and (iv) reinforcement type. The experimental results are discussed in terms of cracking behavior, deflection, shear capacity, concrete and reinforcement strain, and mode of failure. The findings of this study revealed that the mode of failure for all specimens was punching-shear and the ultimate loads recorded for all deck slabs exceeded the design factored load. Moreover, the reinforcement ratio of the transverse direction of bottom assembly is the main parameter significantly affects the behavior of the LWCC deck slabs. The CAN/CSA S806-12 provided accurate yet conservative punching-shear predictions while AAHSTO LRFD 2018 provides the highest average of Vexp / Vpred. Finally, the experimental results of this study validate the use of GFRP-reinforced LWSCC in the construction of bridge-deck slabs.La méthode de construction accélérée des ponts dite ABC (pour accelerated bridge construction) est une nouvelle technique de construction qui permet de raccourcir considérablement les délais de construction des ponts avancée et faire accélère le rythme des travaux, en réduisant la durée des activités de construction et la présence des équipements lourds sur le chantier. Au cours des dernières années, il y a eu des progrès importants dans l'utilisation de la méthode ABC. L'un des matériaux de construction qui aide à atteindre les requis de la méthode ABC est l’utilisation du béton autoplaçant léger (BAL). L'utilisation du BAL permet de réduire les sections transversales des éléments en béton et le coût global de transport des éléments préfabriqués. Cependant, aucune recherche ne semble avoir examiné le comportement sous charges des dalles de tabliers de ponts en BAL armé avec des barres d’armature de polymère renforcé de fibres de verre (PRFV) sous charge statique concentrée. De plus, les codes nord-américains de calcul de ponts routiers en béton armé de PRFV (AASHTO LRFD 2018 et CAN/CSA S6-19) ne fournissent pas de directives pour les dalles de tabliers de ponts en BAL armés avec une armature de PRFV. Le programme de recherche de cette thèse de doctorat vise à fournir des résultats expérimentaux ainsi qu'une comparaison entre les capacités de résistance expérimentales et les prévisions de résistance calculées conformément aux équations fournies dans les différentes normes de calcul (CAN/CSA S806-12, CAN/CSA S6-19, ACI 440.1R-15 et AASHTO LRFD-2018. Le programme expérimental comprend huit dalles de tablier de pont en BAL armé de PRFV a pleine échelle mesurant 3 000 mm de longueur × 2 500 mm de large × 200 mm d'épaisseur. Tous les spécimens ont été testées jusqu'à la rupture sous une charge statique concentrée simulant l'empreinte d'une charge de roue de camion CL-625 standard (87,5 kN) défini par le Code canadien sur le calcul des ponts routiers (CHBDC), CAN/CSA S6-19. Les paramètres d’essais comprennent : (i) le taux d’armature, (ii) le lit d’armature supérieur ; (iii) et (iii) le type d’armature. Les résultats expérimentaux sont discutés en termes de comportement à la fissuration, de flèche, de résistance au cisaillement (poinçonnement), de déformation du béton et des armatures ainsi que du mode de rupture. Les résultats de cette étude ont révélé que le mode de rupture de tous les spécimens testés était le poinçonnement-des dalles. Aussi les résultats obtenus ont montré que les charges ultimes enregistrées pour toutes les dalles de pont testées dépassaient la charge pondérée de conception de la norme CAN/CSA S6-19. De plus, le taux d’armature de la direction transversale du lit inférieur est le paramètre principal qui affecte de manière significative le comportement des dalles de ponts en BAL armé de PRFV. La CAN/CSA S806-12 a fourni des prédictions de résistance au poinçonnement précises et conservatrices, tandis que l'AAHSTO LRFD 2018 fournit la moyenne la plus élevée de Vexp / Vpred. Enfin, les résultats expérimentaux de cette étude valident l'utilisation du BAL armé de PRFV dans la construction de dalles de tabliers de ponts
