21 ème Congrès Français de Mécanique Bordeaux, 26 au 30 août 2013  Modèle d’optimisation du volume des plaques en HFRP par MEF dans les structures renforcées en béton arme Z. SEREIR a , M. L. BENNEGADI a , S. AMZIANE b a. Laboratoire Structures de Composites et Matériaux Innovants, Faculté de Génie Mécanique, Université des Sciences et de la Technologie Mohamed Boudiaf, BP 1505 El M’Naouer, Oran, Algérie. b. Polytech Clermont-Ferrand, Université Blaise Pascal – Campus des Cézeaux, 24, Avenue des Landais - BP 20206 – 63174, Aubière Cedex, France. Résumé : Par la présente étude, un modèle numérique par éléments finis sous ANSYS a été développé pour l'optimisation du renforcement externe, par plaque en polymères renforcés de fibres hybride HFRP, des poutres en béton armé. Pour atteindre cet objectif, des éléments finis (EF) en 3D adaptés à la non-linéaire du matériau et de la géométrie a été développé pour étudier le comportement des poutres en béton avec et sans renforcement. Pour validation, les résultats obtenus sont comparés à ceux obtenus expérimentalement, où une bonne concordance a été observée (courbes charge/flèche et charge/déformation à mi-portée de la poutre en flexion). Par la suite, une étude paramétrique a été effectuée pour évaluer les effets simultanés de l’épaisseur et de la longueur de la plaque FRP sur le comportement de la poutre. Afin d'avoir d’alléger a structure renforcée (réduire le volume), une optimisation a été faite dans le but d’optimiser le volume de la plaque HFRP prévue pour le renforcement. La fonction objective qui le volume du patch est conditionnée par les variables de conception géométriques (l’épaisseur et de la longueur de la plaque HFRP) ainsi que les variables d'état (les contraintes d’interface normales et de cisaillement au bord du renfort). Abstract : In this study, a numerical model by the commercial software ANSYS has been developed for the optimization of the external reinforcement of concrete beams by Hybrid Fiber Reinforced Polymer (HFRP) plate. To achieve this aim, a 3D nonlinear Finite-Element (FE) model is developed to study the behavior of concrete beams and plates with and without external reinforcement by HFRP. Calibration and validation of the obtained results is compared to those given experimentally for different conditions from research. Comparisons made for load-deflection and load-strain curves at mid-span show a good agreement between numerical and experimental results. Parametric study is made to evaluate both effects of thickness and length of the HFRP plate on the retrofitted beam. Next, our model is used to optimize the volume of the HFRP plate which is bonded externally to the concrete beam. The parameters relate for optimization are the design geometric variables (the thickness and the length of the HFRP plate) and state variables (the interface constraints to normal and shear at edge of the reinforcement). Mots clefs: Optimisation, modèle EF, FRP, béton armé, contrainte d’interface 1 Introduction L'utilisation de polymères renforcés de fibres (FRP) en tant que dispositifs de renforcement pour les poutres en béton armé sollicitées en flexion peut engendrer une augmentation remarquable de la capacité portante et la rigidité de la structure renforcée, comme en témoigne de nombreux travaux théoriques et expérimentaux publiés dans ces dernière décénies. De nombreux auteurs ont étudié les propriétés mécaniques fondamentales des composites développés pour l'application des FRP comme renfort structurel des bâtiments et des ponts en béton où ces propriétés ont été jugées généralement acceptables à partir de tests de laboratoire. Le processus de l’introduction de ces matériaux a été accéléré par la mise au point de méthodes techniquement fiables et compétitives comparativement aux anciens procédés de renforcement à base d’acier. Toutefois, l'utilisation de la réhabilitation par matériaux composites des structures en béton par collage extérieur du renfort (EBR : external bonded reinforcement) peut poser quelques problèmes dues à la nature fragile du mode de défaillance locale de la poutre renforcée produite par le décollement de la plaque en composite et la poutre [1,2]. L’interruption brutal du rendement de la plaque peut se traduire par une forte