Développement et optimisation du design de dalles de stationnements étagés ultra-durables en béton armé d'armature en matériaux composites de PRF

 

Brahim Benmokrane

Université de Sherbrooke

 

Domaine : fabrication et construction

Programme projet de recherche en équipe

Concours 2018-2019

Au Québec et en Amérique du Nord, il y a une problématique persistante de détérioration des structures de stationnements étagés en béton armé d'acier. À l'échelle nationale, un nombre considérable d'infrastructures en béton doivent être réparées ou reconstruites. Les structures de stationnements étagés sont parmi les ouvrages les plus dégradés. Une des raisons principales de cette détérioration provient de la corrosion des aciers d'armature. Cette dernière est liée à l'environnement agressif qui cause une corrosion prématurée de l'armature d'acier. La corrosion est en grande partie occasionnée par l'épandage de sel de déglaçage. Les sels sont transportés par les véhicules circulant sur la route l'hiver aux stationnements étagés. En 2009, la Régie du bâtiment du Québec a rappelé aux propriétaires de stationnements qu'il est de leur responsabilité de s'assurer du bon état de leur structure en béton et que la prévention demeure le moyen le plus sûr d'éviter une situation dramatique et d'assurer la sécurité des personnes circulant dans ces espaces.

Cet avertissement faisait d'ailleurs écho à l'effondrement en 2008 du stationnement souterrain d'un immeuble d'habitations à Ville St-Laurent causant un décès. La Régie du bâtiment a d'ailleurs ordonné à cette époque la fermeture de quatre stationnements souterrains de la métropole suite aux plaintes déposées par des citoyens inquiets pour leur sécurité. Malheureusement, ces avertissements répétés n'ont pas permis de régler le problème puisque plusieurs accidents dramatiques, reflétant une nouvelle fois l'état déplorable de certains stationnements étagés, se sont produits au Québec par la suite, se traduisant par d'énormes dépenses de réfection et encore plus dramatiquement par des dommages corporels. Une solution efficace à ce problème de corrosion consiste à remplacer les armatures d'acier par des barres non corrodables de polymère renforcé de fibres (PRF).
Ce projet vise l'optimisation des dalles de stationnements en béton armé de PRF dans le but d'améliorer la durée de vie utile de ces derniers comparativement aux systèmes structuraux traditionnels utilisant l'armature d'acier. Les activités de recherche comportent des études expérimentales en laboratoire sur des prototypes de dalles bidirectionnelles en béton renforcées de PRF et des modélisations analytiques. Les paramètres significatifs affectant le comportement au poinçonnement des dalles pleines bidirectionnelles seront étudiés, dont le type de renforcement, le taux d'armature en flexion, l'intensité des charges, la résistance du béton, la distribution du renforcement en cisaillement. De plus, ce projet de recherche comprend l'utilisation d'une large gamme de bétons à haute performance afin d'optimiser le comportement, la construction et la durabilité de telles dalles structurales.

Ce projet permettra de développer de nouvelles équations pour prédire efficacement la résistance au poinçonnement de dalles bidirectionnelles en béton renforcées de PRF et faire des recommandations de dimensionnement pour l'utilisation des PRF comme armature en flexion et en cisaillement. Les résultats de ce projet permettront la réalisation de plusieurs stationnements d'importance au Québec et au Canada dans les années prochaines. Ce projet va permettre la formation de 20 personnels hautement qualifiés incluant 4 étudiants de 3e cycle, 3 étudiants de 2e cycle, 4 chercheurs postdoctoraux et 6 étudiants de 1er cycle.