Conception, fabrication et evaluation du comportement de dalles de ponts en materiaux composites de PRFV sous charges statiques et cycliques

Un projet de recherche sur le developpement de dalles de tablier de pont prefabriquees constituees de materiaux composites a base de polymeres renforces de fibres de verre (PRFV) est realise. Le PRFV utilise est le polypropylene renforce de fibres de verre, dont le concept vise a exploiter l'excellente durabilite environnementale, le poids leger et l'affinite a la fabrication en grande serie. Les dalles concues sont destinees a remplacer les traverses de bois du tablier d'un type de pont acier/bois largement repandu au Quebec. Differentes geometries de dalles sont evaluees par analyse en elements finis. Selon des exigences de rigidite, de resistance, de fabrication et de quantite minimale de matiere, deux de ces geometries ont ete construites en prototype couvrant deux portees (L) de 1,45 metre. Ces prototypes sont constitues de formes structurales en PRFV et remplis de mousse polyurethane. Les prototypes ont ete soumis a des essais de chargement en laboratoire simulant le poids d'un essieu de camion charge. Un premier prototype a ete rompu par chargement statique jusqu'a 778,65 kN au total, soit au-dela de la charge a l'etat limite ultime, mais a presente une rigidite plus faible que necessaire. Le deuxieme prototype s'est avere plus rigide avec une fleche de L/195 a la charge de l'etat limite d'utilisation; il a ensuite ete soumis a un essai de chargement cyclique de fatigue. Le chargement applique consiste en deux forces variant de 15 a 110 kN chacune a une frequence de 1 Hz pendant deux millions de cycles. La force maximale a ensuite ete doublee et la dalle a rompu apres 1500 cycles supplementaires. Les resultats d'essai ont montre que la fleche sur le panneau superieur des dalles est d'environ 40% superieure a la prediction du modele d'elements finis; une representation infidele des jonctions entre composantes de PRFV explique en partie cet ecart. Le niveau de fleche locale mesure aux zones de chargement est important par rapport au reste du profil de fleche sur le panneau superieur de la dalle. L'essai de fatigue indique que la rigidite du prototype chute de facon appreciable lors des 100 000 premiers cycles de fatigue. Une hypothese pour la cause de cette degradation peut etre la deformation permanente et la decohesion des parois de PRFV de la mousse polyurethane. La rigidite du prototype se stabilise par apres et atteint un plateau avec une augmentation de la fleche de 11,11% sur deux millions de cycles pour finir a L/150.