Structure de maçonnerie en briques de renfort

1. Étude d'ingénierie

Un bâtiment d'enseignement a été construit en 1986 dans le district de Shijingshan à Pékin, sur une superficie de 4 300 m². Le rez-de-chaussée est une structure à ossature bois, tandis que les deuxième, troisième et quatrième étages sont en briques et béton. La hauteur de la première couche est de 3,8 m, celle des deuxième et troisième couches de 3,6 m, celle de la quatrième couche de 3,8 1/13, et la hauteur totale est de 14,8 m. Il a été démontré que la résistance sismique du bâtiment ne répond pas aux exigences de sécurité des bâtiments scolaires primaires et secondaires. Après renforcement, l'intensité de la protection sismique du bâtiment doit atteindre 8 degrés.

2. Conception du renforcement

2.1 Plan de conception

Le schéma de conception de ce projet est analysé sous quatre aspects : coût, délai de construction, fonction de service et efficacité de l'amélioration de la performance sismique. Le renforcement par treillis de fibres de carbone est considéré comme le schéma optimal.

(1) Si la méthode de renforcement traditionnelle des murs en dalles de béton armé est adoptée pour ce projet, la section poutre-poteau de la charpente du premier étage deviendra très importante avec l'augmentation de la charge supérieure. Cela aura un impact important sur la fonction d'utilisation du premier étage. De plus, les fondations des poteaux de l'ossature doivent être élargies, passant même d'une fondation indépendante à une fondation sur radier, ce qui entraîne un allongement de la durée de construction et une augmentation substantielle des coûts. La fibre de carbone présente les avantages suivants : légèreté, faible charge supplémentaire après renforcement, faible impact sur les fondations du bâtiment et faible besoin de renforcement des fondations.

(2) Le rapport d'évaluation sismique de ce projet montre que la résistance à la compression de la structure de maçonnerie supérieure est conforme aux exigences, que la capacité de cisaillement est insuffisante, que le nombre de poteaux structurels d'origine est insuffisant, que la section des poutres annulaires est faible, que la ductilité des murs doit être renforcée, et que le tissu en fibre de carbone présente l'avantage d'augmenter la ductilité de la structure.

(3) Du point de vue de l'utilisation, la taille libre des salles de classe ne peut être trop réduite. Quelle que soit la longueur ou la largeur de la salle de classe, une réduction de plus de 100 mètres rendrait extrêmement difficile l'installation de bureaux et de chaises pour les élèves. Le renforcement des murs en béton projeté réduirait généralement la taille libre des salles de classe de 160 à 200 mètres. L'utilisation de tissu en PRFC pour renforcer les murs d'une salle de classe ne réduit généralement la hauteur sous plafond que de 50 à 60 R/m.

2.2 Principaux points de conception

Les points clés de la conception comprennent le choix du tissu en fibre de carbone, la détermination de la disposition des plans, le mode d'ancrage et les mesures d'étanchéité des bords.

(1) Choix du tissu en fibre de carbone. La maçonnerie en briques présente une faible résistance, une faible ductilité et une faible adhérence entre le PRFC et le mur ; l'utilisation de PRFC haute résistance n'est donc pas adaptée. Choisissez un PRFC de classe II de 200 g.

(2) Disposition du tissu en fibre de carbone. Lorsque le rapport d'aspect est supérieur à 0,5, le schéma de placement « puits » est adopté ; lorsque le rapport d'aspect est inférieur à 0,5, le schéma de placement « huit ».

(3) Mesures d'ancrage. Ces mesures ont peu d'effet sur la charge de fissuration, mais une influence importante sur la charge de rupture ultime. De nombreuses expériences ont démontré la fiabilité de la méthode d'ancrage consistant à enfoncer des clous en carbone à l'intersection du tissu en fibre de carbone. Parallèlement, les bandes de tissu en fibre de carbone situées en haut du mur sont collées sur 200 m de long au bas du plancher, et le tissu en fibre de carbone est pressé sur la surface des clous en carbone à travers le mur à 150 m sous le plancher.

(4) Contenu de la conception détaillée. L'espacement des fibres de carbone, la disposition des clous en carbone, les joints et les bords d'étanchéité doivent être conçus en détail. Le plan de conception de ce projet prévoit que le mur principal est renforcé par une structure bidirectionnelle monocouche en PRFC de 200 g, d'une largeur de 100 m. L'espacement longitudinal et transversal est de 500 m. Des clous en carbone sont utilisés pour presser l'intersection. Le schéma de renforcement de l'assemblage mur-plancher est présenté sur le schéma.