Développement d'un parapet coulé en place avec coque préfabriquée en BFUP

« Plusieurs parapets sur les ponts du Québec montrent systématiquement une détérioration rapide en bas âge. La détérioration est causée par la méthode de fabrication actuelle des parapets coulés en place. Ces derniers étant soumis à une grande restreinte provenant de la dalle de pont et des armatures. La détérioration de ces éléments des ponts engendre des coûts de réparation importants. Pour résoudre ce problème, des parapets préfabriqués en béton fibré ultra performant (BFUP) et en béton hautes performances (BHP) sont considérés. Cependant, ces derniers doivent être installés sur les dalles de ponts avec des méthodes d’ancrages qui ne sont pas encore approuvées. L’utilisation de parapets coulés en place avec coque en BFUP préfabriqué est donc envisagée pour résoudre la problématique de durabilité et d’ancrage à la dalle de pont. La coque en BFUP est installée sur la dalle de pont avec les armatures en attente et remplie avec un béton ordinaire (BO) en chantier qui crée alors un parapet hybride. La coque est conçue avec deux types de BFUP : un avec des fibres en acier et un autre avec des fibres synthétiques en PVA. La conception est faite avec des modèles d’éléments finis non linéaires en trois dimensions et vise principalement à déterminer l’épaisseur de la coque. La coque doit être conçue pour résister au retrait restreint important causé par le coffrage non conventionnel. Elle doit aussi résister aux efforts occasionnés lors du remplissage avec le BO en chantier. Des essais d’écoulement de BFUP menés en laboratoire sur des segments de coque à l’échelle sont aussi réalisés pour étudier le mode de remplissage et l’épaisseur raisonnable de la coque. Les résultats combinés des essais d’écoulement et des modèles numériques permettent de conclure que l’épaisseur de la coque doit être d’au moins 30 mm. Le parapet hybride est ensuite modélisé pour vérifier qu’il peut résister au chargement prescrit par la norme CSA S6-19.»

Abstract

« Numerous parapets on Quebec's bridges exhibit systematic and accelerated deterioration. This deterioration is primarily caused by the current fabrication method of cast-in-place parapets. These are subjected to significant restraint from the bridge deck and reinforcement. The deterioration of these bridge elements results in substantial repair costs. To address this issue, prefabricated parapets made from ultrahigh performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC) and high-performance concrete (HPC) are being considered. However, these parapets need to be installed on bridge decks with an anchoring method that has yet to be approved. The use of precast UHPFRC shell is thus proposed to resolve durability and anchorage issues on the bridge deck. The UHPFRC shell is installed on the bridge deck with existing reinforcement and filled with ordinary concrete (OC) on site which creates a hybrid parapet. The shell is designed with two types of UHPFRC: one with steel fibers and the other with synthetic PVA fibers. The design is made with three-dimensional nonlinear finite element model and mainly aims to determine the optimal shell thickness. The shell has to be designed to resist to the shrinkage restraint caused by the non-conventional formwork. It must also withstand the loads applied during the filling with OC on site. Laboratory flow tests on scaled shell segments were also conducted to study the filling process and determine a suitable shell thickness. The combined results of the flow tests and numerical models indicate that the shell thickness should be at least 30 mm. The hybrid parapet is then modelled to verify that it can resist to the load prescribed by the CSA S6-19 standard.»