Que signifie ASTM D8505 FRP pour les entrepreneurs en béton

Le comité ASTM D30 a annoncé une spécification standard supplémentaire pour les barres de renfort en polymère renforcé de fibres (FRP). Voici ce que cela signifie pour l'entrepreneur en béton et la construction en béton.

Le 2 mai, l'ASTM a annoncé que son comité des matériaux composites (D30) avait élaboré une "nouvelle spécification standard pour la dernière génération de barres d'armature en polymère renforcé de fibres (FRP)". Cependant, cela ressemble plus à une reconnaissance qu'à une nouvelle norme. En d'autres termes, une meilleure représentation de la performance de la barre d'armature FRP.

Si cela se lit comme si écrit en cercles, l'entrepreneur en béton a contacté Francisco De Caso, PhD, LEED AP pour nous aider à mieux comprendre la situation et ce que la nouvelle norme D8505 signifie pour l'entrepreneur en béton en construction.

L'effort d'ASTM est directement lié aux objectifs de développement durable des Nations Unies n° 6, 9, 11 et 12 sur l'eau potable et l'assainissement, l'industrie, les villes durables et la production/consommation responsable, respectivement.

En tant que directeur associé du "Centre d'intégration des composites dans l'infrastructure (CICI)" de l'Industry University Collaborative Research, De Caso est le scientifique principal et gère également un laboratoire de structures et de matériaux accrédité ISO 17025 à l'Université de Miami où ils évaluent et certifient FRP des produits. En termes simples, "nous sommes dans le domaine de la mise en œuvre et de la traduction des connaissances sur les composites en infrastructure", dit-il. Le CICI de l'université est en partie financé par la National Science Foundation ainsi que par des membres de l'industrie. Il est également coprésident du comité ASTM D30.10 Composites for Civil Structures avec le Dr Russell Gentry.

Dans l'annonce, l'ASTM décrit la norme comme "une étape importante" avec des décennies de collaboration derrière l'effort alors que le FRP continue de s'intégrer dans l'infrastructure de la construction. Cela a été long à venir; le processus de création de la spécification pour la barre FRP a commencé au milieu des années 2000. C'était à peu près au même moment où De Caso commençait ses études supérieures. Les ingénieurs, les propriétaires et les entreprises participantes avaient demandé des produits aux propriétés plus élevées.

Depuis lors, de plus en plus de fabricants de barres FRP sont entrés dans l'industrie avec un produit qui peut atteindre ou dépasser les normes - avec la recherche validée et les données pour étayer les affirmations. "C'est une ligne importante à tracer avec l'ASTM", explique De Caso. "ASTM ne va pas développer une spécification pour un prototype de produit. [Les normes] concernent des produits qui sont facilement et commercialement disponibles. La participation de fabricants supplémentaires a permis de faire progresser cette nouvelle spécification afin d'améliorer les propriétés. "

Avec la participation et la collaboration entre les agences au Canada, en Amérique du Nord et en Europe, l'ASTM a reconnu les tendances à pousser les propriétés afin que la conception finale et l'application des éléments en béton armé puissent répondre aux spécifications requises / conçues.

"Les performances plus élevées spécifiées pour les barres se traduisent par une amélioration significative de la conception et de la construction des structures en béton renforcées avec des barres en PRF non métalliques", déclare De Caso.

Voyant la valeur, il dit que la norme pourrait être utile dans toute la chaîne de valeur de la construction en béton, se traduisant par une conception plus efficace et durable des structures en béton. Il note également dans l'annonce que la spécification contient des contributions essentielles telles que l'inclusion de barres FRP en basalte aux barres FRP en verre existantes ainsi que des spécifications plus performantes.

À l'origine, le plan était de suivre la structure de la spécification ASTM des barres d'armature en acier doux (qui définit les nuances 60, 80 et 100 dans la même spécification) pour inclure une «barre d'armature de deuxième qualité». Cependant, il y avait quelques problèmes qui se dressaient sur le chemin. Le document ACI 440.1R était en train d'arriver au 440.11, publié en septembre 2022, et une grande partie de la justification et des modèles fondateurs étaient basés sur les propriétés utilisées ou spécifiées dans la norme ASTM D7957.

ACI a fait part de ses inquiétudes quant au fait que l'expansion et le placement d'autres barres dans la même spécification pourraient créer de la confusion dans le code. Cela aurait nécessité un langage supplémentaire pour exclure certaines choses référencées dans la spécification et retardé le processus de publication du code du bâtiment.

C'est dans cette essence que le développement de la spécification a été créé.

"Dans un sens, il suit le même format que le précédent [D7957], avec les trois principales différences", explique De Caso.

Il explique plus loin la troisième différence "Cela était nécessaire pour plusieurs raisons", dit-il. "Comme lorsque vous augmentez le module, la conception de votre section en béton armé devient nettement plus efficace. Elle devient plus compétitive par rapport aux matériaux traditionnels tels que le béton armé d'acier. Et plusieurs DOT ont poussé à avoir des produits de renforcement en FRP avec un module plus élevé et donc plus force afin qu'ils puissent les utiliser dans des applications structurelles qui, autrement, ces conceptions ne seraient pas aussi réalisables."

En termes simples, la norme ASTM D8505 n'a pas été définie pour la fabrication d'une barre en PRF plus solide, elle reflète l'état de l'art en définissant les propriétés minimales que les barres en PRF aux propriétés supérieures doivent respecter.

Mais il y a une mise en garde.

De nombreux fabricants de barres fabriquent des barres selon D7957 mais avec une résistance nettement supérieure aux exigences minimales garanties ; D8505 le reconnaît en spécifiant plus précisément cette performance.

L'aspect clé principal se produit au stade de la conception. "Dans un sens, l'ASTM reflète maintenant l'existence de ce produit à propriétés plus élevées", déclare De Caso. "Les ingénieurs maintenant, plutôt que de concevoir avec le module inférieur - ils peuvent désormais concevoir avec ce module d'élasticité plus élevé."

"Ce qui se passe, c'est que [les fabricants] mettraient un produit avec un module plus élevé, mais un ingénieur qui conçoit un projet pense:" Je ne sais pas quelle barre je vais utiliser pour mon projet. C'est à l'entrepreneur de décider. Alors, quel module dois-je utiliser pour la conception ? Quel est mon module de référence ? Quel que soit le minimum indiqué par la spécification, je l'utiliserai.

Il continue.

"Il y a eu des projets que nous avons réalisés avec le Florida DOT, par exemple, où ils revenaient et disaient" Nous allons augmenter le module minimum… puis dans l'état d'appel d'offres qu'une barre doit être conforme à la norme ASTM D 7570' sauf qu'ils doivent avoir un module plus élevé. Dans un sens, l'ASTM reflète l'évolution de l'industrie. Et maintenant, vous avez une spécification qui reconnaît les efforts de toutes les parties prenantes.

Affecter n'est peut-être pas le meilleur mot ici – faciliter pourrait mieux fonctionner. Comme l'explique De Caso, en fin de compte, l'entrepreneur en béton devra fournir les documents d'appel d'offres et les spécifications des matériaux. La norme faciliterait le processus avec des projets spécifiés avec des barres en PRF non métalliques avec des définitions plus claires de ce qui est nécessaire.

Les ingénieurs peuvent différencier les options de module et les traduire dans les documents d'appel d'offres.

"Je pense que cela aidera", déclare De Caso. "Les entrepreneurs qui adoptent le côté innovant des choses seront en mesure de réduire l'incertitude grâce à ces propriétés plus élevées."

La norme peut également permettre aux entrepreneurs de travailler sur des projets qui nécessiteraient normalement de l'acier avec un ajout de résistance à la corrosion, pour les travailler sans acier. Cependant, certains entrepreneurs qui sont passés du renforcement en acier au renforcement avec des non-métalliques ne le font pas uniquement pour la résistance à la corrosion, mais pour les économies réalisées.

"Ils se rendent compte qu'ils peuvent économiser entre 30 et 50 % de main-d'œuvre grâce à la construction de la cage et à la mise en place de renforts", déclare De Caso. Avec le poids plus léger de la barre, le travail qui prendrait normalement cinq professionnels de l'artisanat pourrait n'en nécessiter que deux ou utiliser une grue de capacité inférieure. Avec une spécification d'une qualité supérieure, un module supérieur défini dès le début, l'entrepreneur peut alors tirer parti de nombreux avantages sur le chantier de construction.

Pour De Caso, le D8505 offre à l'entrepreneur en béton quelques outils supplémentaires dans la chaîne de valeur de la construction, bien plus au-delà de la sélection des produits de renforcement, comme redéfinir le mélange de béton en n'utilisant pas d'agents passivants et d'adjuvants ou réduire la couverture (avec moins de béton utilisé moins d'argent investi). Pas d'acier, pas de corrosion.

En fin de compte, la norme n'est pas l'appel à un nouveau FRP. Il n'y a pas de nouvelle barre hybride soudainement sur le marché.

"Ce n'est pas nouveau. Ce n'est pas innovant. Nous ne réinventons pas la roue", rappelle De Caso. "Les barres qui sont reflétées dans cette nouvelle spécification ont été utilisées au cours de la dernière décennie ont été produites au cours de la dernière décennie. Je suis désolé d'avoir l'air ennuyeux, mais ce n'est tout simplement pas nouveau. C'est habilitant. Les entrepreneurs intelligents… vont commencer de se rendre compte qu'ils peuvent créer de la valeur parce que ces matériaux permettent tous ces autres aspects dont nous avons parlé - en fin de compte, ce qui ajoute au résultat net : améliorer la productivité et l'efficacité. »