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Si des systèmes de tablier en béton préfabriqué pleine profondeur sont utilisés dans la construction de ponts, ils présentent un certain nombre d’avantages par rapport aux systèmes de tablier en béton coulé sur place. Ces avantages comprennent une construction de meilleure qualité, une sécurité accrue pendant la construction, des durées de construction plus courtes, moins de perturbations de la circulation et moins de dépendance aux conditions météorologiques et du site. Les systèmes actuels de tablier en béton préfabriqué pleine profondeur utilisent des poches de cisaillement ou des creux ouverts pour relier les panneaux de tablier aux poutres de support par des connecteurs de cisaillement, permettant la création de sections composites entre les panneaux et les poutres.
En raison de leurs tolérances élevées, ces connexions compliquent souvent la fabrication et l’installation des panneaux et des poutres, ce qui diminue l’attrait des systèmes préfabriqués. Cette étude décrit la conception et les essais d’une connexion de poche de cisaillement circulaire à l’aide d’un seul connecteur de cisaillement, qui peut être utilisé pour simplifier la fabrication et accélérer le processus de construction. Des poches de cisaillement seront générées à l’aide d’une section structurelle creuse (HSS) ronde en acier de grand diamètre qui restera en place pendant l’installation de la connexion de cisaillement afin de donner une tolérance appropriée autour du connecteur de cisaillement.
Une tige filetée de grand diamètre et à haute résistance sera utilisée comme connexion de cisaillement, chaque tige étant espacée à des intervalles de 1,2 mètre (4 pieds) dans le sens longitudinal. Afin de permettre le remplissage des poches de cisaillement et de la zone de renfort tout en limitant les pénétrations de la surface du tablier, un trou d’injection de 100 mm (4 po) de diamètre sera foré au milieu de chaque poche de cisaillement couverte.
Afin de confirmer les performances de la connexion conçue lorsque différents diamètres et épaisseurs de HSS ronds sont utilisés, une recherche expérimentale (test de poussée) et une analyse par éléments finis non linéaires (FEA) seront effectuées. À la suite de l’achèvement de l’analyse et des essais, il a été déterminé qu’en utilisant les dispositions de cisaillement de l’interface AASHTO LRFD existantes, il était possible d’anticiper la capacité de la nouvelle connexion. La réalisation du lien prévu avec la construction du pont Belden-Laurel au Nebraska est discutée dans ce document.
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Les règles de conception actuelles des ponts n’offrent pas de critères ou de processus appropriés pour la construction de systèmes de tabliers en béton préfabriqué pleine profondeur, en particulier ceux avec des connexions de poche de cisaillement, et cela est particulièrement vrai pour ceux avec des connexions de poche de cisaillement. Ces systèmes et leurs connexions, d’autre part, sont créés au cas par cas, soit par l’utilisation d’essais essentiels, soit par l’utilisation de critères/procédures de conception initialement établis pour les systèmes de tabliers en béton coulé sur place. .
En raison de leurs performances structurelles améliorées et de la facilité de fabrication des panneaux, les assemblages de poches de cisaillement produits à l’aide de sections structurelles creuses en acier (HSS) constituent une méthode viable pour fixer les panneaux de pont en béton préfabriqué aux poutres de support dans les nouvelles constructions. L’objectif principal de ce travail est de proposer des critères et des processus pour développer des connexions de poches de cisaillement formées HSS dans des systèmes de tablier en béton préfabriqué pleine profondeur qui sont utilisés dans des systèmes de tablier en béton préfabriqué pleine profondeur.
Ces processus aideront les concepteurs de ponts à sélectionner la taille de la poche, l’épaisseur du HSS, l’ancrage de la poche et le renforcement requis pour optimiser la capacité de connexion tout en permettant une tolérance de construction appropriée tout au long du processus de construction. Examen expérimental (test de poussée). Une analyse par éléments finis (FEA) a été effectuée afin de vérifier les exigences de conception et les techniques qui avaient été conçues.
Les résultats de l’analyse et des essais ont suggéré
Que les critères/procédures de conception pour les connecteurs à poches de cisaillement produits en HSS étaient adéquats. En raison de leur excellente qualité de fabrication, de leur longueur de construction raccourcie et de leur faible influence sur la circulation, les systèmes de tabliers en béton préfabriqué pleine profondeur sont devenus plus populaires dans la construction de ponts ces dernières années, en particulier dans les zones urbaines.
Les systèmes de tablier en béton préfabriqué, qui sont soutenus par des poutres en acier ou en béton, peuvent être de conception composite ou non composite. Les systèmes composites sont de plus en plus populaires en raison de leurs performances structurelles supérieures ainsi que de leur profondeur totale et du coût de la superstructure inférieurs. L’utilisation de connexions de cisaillement groupées est requise pour la majorité des systèmes composites afin de faciliter la fabrication et le montage des panneaux.
Il n’existe actuellement aucune technique ou critère particulier pour la construction de systèmes de tabliers en béton préfabriqué pleine profondeur, notamment ceux avec des poches de cisaillement et des connexions de cisaillement groupées, conformément aux règles de conception des ponts en vigueur. Ces connexions sont conçues sur une base individuelle, soit en effectuant des tests appropriés, soit en suivant les procédures/critères de conception qui ont été créés en grande partie pour les systèmes de tablier en béton coulé sur place, selon les circonstances.
En raison de leurs meilleures performances structurelles et de leur facilité de fabrication, les connexions de poches de cisaillement créées à l’aide de profilés en acier creux (HSS) constituent une méthode viable pour fixer des panneaux de tablier en béton préfabriqué aux poutres de support dans la construction de ponts. L’objectif principal de cette étude est de créer des techniques et des critères pour développer des poches de cisaillement formées en HSS avec des connexions de cisaillement groupées pour les systèmes de tablier en béton préfabriqué à pleine profondeur qui seront utilisés dans les systèmes de tablier en béton préfabriqué à pleine profondeur.
En plus d’aider à la sélection des tailles de connecteurs de cisaillement et des dimensions de la poche de cisaillement et de l’épaisseur du HSS, ces procédures/critères aideront également à déterminer l’ancrage de poche et le renforcement nécessaires pour maximiser la capacité de connexion tout en permettant une tolérance de construction adéquate. Afin d’évaluer les procédures/critères de conception suggérés, une étude expérimentale (test de poussée) ainsi qu’une analyse par éléments finis (FEA) ont été réalisées. Les résultats de l’analyse et des essais ont confirmé la pertinence des procédures/critères de conception proposés pour les assemblages de poche de cisaillement en HSS qui avaient été créés.
Les résultats de 162 tests de poussée menés par l’auteur et d’autres, ainsi que des informations tirées de la littérature, ont été utilisés pour déterminer la faisabilité de l’utilisation des modèles de prédiction de cisaillement d’interface actuels fournis par l’AASHTO LRFD, fib MC 2010, Eurocode-2 , et les codes de conception CSA-S6, qui se sont avérés incompatibles avec les modèles actuels de prédiction du cisaillement d’interface. En conclusion, les dispositions actuelles du code sont appropriées pour prévoir la résistance au cisaillement de l’interface des connexions de cisaillement groupées avec des degrés de précision variables, comme le montrent les comparaisons effectuées.