Numerical Investigation of the Bond Behaviour of Reinforcing Bars in UHPFRC

La construction accélérée des ponts (ABC) gagne en popularité en Amérique du Nord. Avec cette approche des éléments préfabriqués sont assemblés sur chantier pour obtenir une structure au comportement monolithique. Les avantages de cette technique comprennent la réduction des coûts et du temps de construction tout en offrant une meilleure durabilité. Le succès de cette nouvelle méthode de construction repose sur la performance des joints entre les éléments préfabriqués. La disponibilité du béton armé fibré ultra-performant (BFUP) dans les connexions a été la clé de voûte pour accroître la popularité de cette approche de construction. La présente recherche s'inscrit dans le cadre d'un projet de recherche en cours à Polytechnique Montréal, parrainé par le ministère des Transports du Québec, qui vise à intégrer des critères de conception de joints performants pour les éléments préfabriqués. Cette recherche numérique vise à quantifier la contribution des propriétés en traction directe du BFUP sur le comportement de l'ancrage des barres d'armature dans les joints de chevauchement sans contact. Pour atteindre cet objectif, le mémoire se concentre sur le comportement de spécimens d'essai d'ancrage en traction directe (ATD) à l'aide du logiciel d'éléments finis d'ABAQUS par le biais d'une résolution Explicit. Le modèle constitutif de béton EPM3D est adopté pour tenir compte des propriétés en traction du BFUP. La stratégie adoptée repose sur la modélisation des propriétés d'ancrage à l'échelle des nervures.

Abstract

Accelerated bridge construction (ABC) is gaining popularity in North America. With this approach, prefabricated elements are assembled on site to obtain a structure with monolithic behaviour. The benefits of this technique include reducing costs and construction time while providing better durability. The success of this new construction method depends on the performance of the joints between the prefabricated elements. The availability of high-performance fibre-reinforced concrete (UHPFRC) in connections has been the keystone to increasing the popularity of this construction approach. This research is part of an ongoing research project at Polytechnique Montréal, sponsored by the Quebec Ministry of Transportation, which aims to incorporate criteria for designing high-performance joints for prefabricated elements. This numerical research aims to quantify the contribution of UHPFRC direct tensile properties on the behaviour of the bond of reinforcing bars in contactless lap-splice joints. To achieve this goal, the thesis focuses on the behaviour of direct tension bond (DTB) test specimens using ABAQUS finite element software through an Explicit solution strategy. The EPM3D concrete model is adopted to consider the traction properties of UHPFRC. The strategy adopted is based on modelling the bond properties at the rib scale.