Rénovation des poutres de grue

Depuis les années 1980, la technologie de réparation du béton par treillis en fibres de carbone, méthode de réparation structurelle avancée, hautement efficace et peu coûteuse, a acquis une grande importance et a été largement étudiée et appliquée en génie civil. La technologie du béton fibré est actuellement relativement mature. Cependant, en raison des différences fondamentales entre les propriétés de l'acier et du béton, les technologies de renforcement des structures en acier et en béton sont très différentes. Le mode de rupture des structures en acier renforcées par des PRFC est principalement la rupture d'interface. À l'heure actuelle, la recherche sur le renforcement des structures en acier par treillis en fibres de carbone en est encore à ses débuts, tant en Chine qu'à l'étranger, et son application concrète en ingénierie n'a pas encore été réalisée à grande échelle.

Caractéristiques des poutres de pont roulant renforcées par treillis en fibres de carbone

Dans les installations industrielles, le fonctionnement normal des poutres de pont roulant a un impact direct sur la production. En particulier dans les aciéries, le tonnage des grues est généralement important, voire surchargé, et leur fonctionnement fréquent peut entraîner des dommages et des fissures. La défaillance des poutres de pont roulant en acier dans les installations industrielles est principalement due à la fatigue. La plupart des poutres sont détruites avant d'atteindre leur durée de vie nominale, notamment en raison des températures intérieures élevées. Les méthodes de renforcement traditionnelles, comme le soudage de tôles ou de profilés, présentent un certain effet de renforcement. Cependant, elles augmentent également le poids de la poutre et réduisent son taux d'utilisation de l'espace, ce qui entraîne une redistribution des contraintes et de la rigidité, provoquant généralement une concentration des contraintes dans les cordons de soudure et des fissures de fatigue sous l'effet de la charge de fatigue, entraînant des dommages secondaires de la poutre en acier. Grâce à sa résistance à la traction élevée, sa formabilité élevée (notamment grâce à une bonne adhérence aux éléments en acier aux angles de la structure), sa résistance à la corrosion et à la fatigue, le renforcement des poutres de pont roulant en acier est bien supérieur à celui des méthodes traditionnelles. Différentes méthodes de renforcement sont adoptées en fonction des conditions, comme le collage de PRFC sur la surface tendue du composant pour améliorer sa résistance à la flexion. Dans la partie fatigue de la structure en acier, le collage de tissu en fibre de carbone peut améliorer la durée de vie résiduelle. L'impact technologique du renforcement des éléments en acier par des tissus en fibres de carbone est remarquable et constitue un sujet de recherche majeur pour les experts et les chercheurs.

Analyse et mesure des difficultés d'ingénierie

Absence de spécifications normalisées

Compte tenu de l'application limitée de la technologie des structures en acier renforcé de fibres de carbone en ingénierie pratique, il n'existe pas de normes et de spécifications prédéfinies. Il s'agit d'une nouvelle technologie permettant de coller des tissus en fibres de carbone pour renforcer et réparer les structures en acier. Elle est très différente de celle utilisée pour renforcer le béton. Leurs modes de collage, leur interface de rupture et leur mode diffèrent. Par conséquent, au cours du projet, en s'appuyant sur l'expérience d'ingénierie antérieure, en adoptant des processus d'essai, de validation, d'optimisation et de construction des bords, le schéma de conception optimal des armatures a été conçu en fonction du choix des matériaux, des performances de collage, des performances du procédé, des essais de tenue à la fatigue des assemblages cruciformes, des essais sur modèle de poutre de pont roulant, ainsi que des calculs et analyses de structure.

Environnement technique défavorable

Dans les bâtiments industriels à structure métallique, la poutre de pont roulant en acier est un élément essentiel, et son environnement est complexe. Par exemple, dans une aciérie, si l'arrêt des travaux d'armature entraîne de lourdes pertes économiques, l'exploitation normale de l'usine de renforcement des structures est soumise à des températures élevées et à la poussière. Les conditions de construction sont difficiles, ce qui met à rude épreuve la résistance physique et l'endurance des ouvriers. De plus, la température ambiante de l'atelier est très élevée, et le temps de liaison et la température de travail des matériaux de liaison utilisés jusqu'alors ne répondent pas aux exigences. Concernant le choix des matériaux, Ma Mingshan, de la société China Metallurgical Architectural Research Institute Co., Ltd., a réalisé 11 lots de 200 groupes d'essais de performance. Les propriétés mécaniques de plusieurs matériaux de liaison, les propriétés de traction et de cisaillement de l'acier sur l'acier, les propriétés de liaison en traction normale de l'acier sur un tissu en fibre de carbone, les propriétés de fatigue, la mouillabilité, le temps de durcissement, les perturbations externes et les propriétés de chevauchement de l'acier sur le tissu ont été étudiées systématiquement. Enfin, le matériau de liaison et le tissu en fibre de carbone adaptés au renforcement des structures en acier des ateliers industriels ont été sélectionnés. Délai de construction court

Compte tenu de la particularité du projet de renforcement en PRFC des poutres de pont roulant en acier dans les bâtiments industriels, la co

La durée des travaux est courte et un arrêt d'une journée peut entraîner d'importantes pertes économiques. Il s'agit donc d'un défi majeur pour les exigences en matière de technologie de construction et de coordination du personnel. Il est donc recommandé d'utiliser des liants à séchage rapide et une technologie de construction adaptée pour la construction de renforts, ce qui peut réduire considérablement les temps d'arrêt.

Inspection et réception des travaux

Inspection des matériaux

Pour les tissus en fibre de carbone, les adhésifs structuraux et autres matériaux de renfort, une visite sur site est nécessaire, conformément au dosage du projet. À l'entrée sur le site, le certificat de qualification du produit, le rapport d'inspection qualité du produit et l'intégrité de l'emballage doivent être inspectés conjointement avec l'unité de supervision. Parallèlement, nous devons assister à un contrôle par échantillonnage pour vérifier la sécurité des produits.

Inspection et contrôle de la qualité des procédés

Lorsque la structure en acier est renforcée et réparée avec des tissus en fibre de carbone et des matériaux de liaison en résine adaptés, la construction de l'étape suivante ne peut être entreprise qu'après la réussite de l'inspection de l'étape précédente. Si la qualité de la construction n'est pas conforme aux exigences, des mesures correctives ou une reprise doivent être prises immédiatement. Pendant la construction, un personnel spécialisé doit être chargé du contrôle qualité et de la tenue de registres détaillés.

Contrôle des écarts dimensionnels et de la qualité de l'adhérence

Lors du renforcement d'une poutre de grue en acier avec des tôles en PRFC, il est nécessaire de coller et de renforcer la poutre conformément aux dimensions de conception, et l'écart relatif de la position de collage doit être inférieur à 10 mm. La surface utile totale ne doit pas être inférieure à 95 % de la surface de collage totale. Si une zone creuse est inférieure à 2 500 mm², il est recommandé d'utiliser une seringue à aiguille pour la réparer. Si la surface d'un fût vide est supérieure à 2 500 mm², le tissu en fibre de carbone du fût vide doit être coupé, puis recouvert et collé avec la même quantité de tissu en fibre de carbone. Lors du recollage, la longueur de recouvrement à chaque extrémité ne doit pas être inférieure à 200 mm.

Épilogue

En tant que nouvelle méthode de renforcement, la structure en acier renforcée par des tissus en fibres de carbone (PRFC) sera largement utilisée dans le domaine des structures en acier grâce à l'amélioration des spécifications standard et des technologies de construction.