Renforcement des poutres

Projet

En raison du renouvellement des équipements de production, de l'augmentation de la charge utile au sol et des charges des équipements, la capacité portante initiale du bâtiment industriel est insuffisante. Il est donc nécessaire d'inspecter et de renforcer les éléments porteurs inférieurs. Le délai de construction est très court et les conditions de construction sont mauvaises.

Conjointement à l'évaluation du béton du projet, et conformément aux souhaits de la partie A, du PRFC est utilisé pour renforcer la poutre de plancher F2. Cependant, des essais et des analyses complémentaires ont révélé que la capacité portante de la plupart des poutres de ce bâtiment est très différente, et qu'il est nécessaire de renforcer le nombre d'étages avec davantage de plaques de PRFC. Le plan final prévoit que toutes les poutres du bâtiment seront renforcées par des stratifiés en fibre de carbone, et la partie inclinée par un treillis en fibre de carbone. La conception et la construction du projet se sont déroulées sans problème, et les poutres de renforcement ont été échantillonnées 7 jours après l'achèvement des travaux. Un essai de surcharge in situ a été réalisé sous la charge appliquée, et aucune anomalie n'a été constatée. Le projet est actuellement opérationnel depuis six mois et fonctionne bien.

Étude et propriétés des armatures des stratifiés et plaques en PRFC

Le bâtiment est une structure à ossature bois, avec un espacement des poteaux d'étage renforcé de 6 m, pour une superficie d'environ 1 100 m². Le nombre de poutres primaires et secondaires est élevé : la classe de résistance du béton initialement prévue est C25, et la barre de contrainte est de classe II. Avant le renforcement, la classe de résistance des poutres en béton armé a été testée de manière approfondie, et elle s'est avérée inférieure à C25. La classe C20 a été utilisée pour la conception des armatures. La capacité portante de toutes les poutres du plan est vérifiée à l'aide de la quantité d'armatures fournie par le plan initial. Il y a 45 poutres et 29 poutres à renforcer.

Stratifié en fibre de carbone 1,2 mm

Stratifié en fibre de carbone HM-1.2T.pdf

Tissu en fibre de carbone 230 g

Enveloppe en fibre de carbone HM-23.pdf

Points clés de la construction de stratifiés et de plaques de renfort en PRFC

La technologie de construction des renforts en PRFC est relativement simple, mais le processus de construction est plus rigoureux et la qualité du personnel de construction est supérieure. Seule une construction de qualité permet d'obtenir l'effet de renforcement attendu.

Les principales étapes sont :

traitement de la surface du béton ;

traitement de nivellement ;

brossage de la résine sous-jacente ;

collage du stratifié en fibre de carbone ;

traitement de protection ;

Deux points méritent une attention particulière lors de la construction.

(1) L'interface doit être soigneusement traitée, sous peine d'affecter directement la force d'adhérence. La surface du béton doit être soigneusement polie avec des outils spéciaux, nettoyée à l'acétone, et les angles des autocollants doivent être soigneusement compactés en arcs et traités avec des matériaux lisses.

(2) Lors de la fixation du PRFC, les plaques doivent être nettoyées à la brosse et le liant doit être appliqué uniformément au pinceau. Lors du collage, utiliser un rouleau spécial pour effectuer des mouvements de va-et-vient afin d'éviter tout effet de tambour. De plus, le projet concerne un bâtiment industriel dont la température maximale est de 60 °C et qui est recouvert d'une couche protectrice de 2,5 mm d'épaisseur de mortier M5 mélangé à de la colle sur la surface en fibre de carbone.

Inspection et réception

Afin de garantir la sécurité et la fiabilité de la structure d'ingénierie, les critères d'inspection et de réception sont rigoureusement vérifiés. Outre le suivi sur site tout au long du processus de construction, les propriétés mécaniques des matériaux de renforcement ont été testées et une poutre de renforcement type LL 2 a été sélectionnée 7 jours après la fin des travaux.

Compte tenu de la complexité du transfert de force entre la poutre principale et la poutre secondaire, l'analyse de la force est complexe. La poutre L-2 que nous avons sélectionnée est une poutre secondaire en trois parties de la plaque, avec des axes 21, 22, A et 1/B, entourée de 6 m x 6 m. La charge est transmise directement depuis la surface de la plaque.

La longueur de la poutre testée est de 6 m, la surface portante est de 12 m², la charge utile au sol est de 7 kN/m², la charge locale de l'équipement est de 117 kN au centre de la poutre et la charge totale est de 201 kN. La charge est effectuée sur site, en ajoutant 10 kN à chaque niveau, simulant la répartition réelle de la charge et l'empilement du sac. La déformation en hauteur et la relation charge f(0,01 mm)~flèche de la section médiane de la travée de la poutre sont mesurées sous chaque niveau de charge. La variation de la poutre et l'apparition de fissures sont observées. Sous une charge de 180 kN, de minuscules fissures ont été observées à l'aide d'un instrument d'observation des fissures, invisibles à l'œil nu. Aucun changement significatif n'a été observé lors d'une charge de 201 kN. Il existe une relation linéaire entre la charge et la flèche tout au long du processus de chargement. Sous une charge de 201 kN, la flèche mesurée est bien inférieure à la flèche admissible de la poutre.

Les jauges de contrainte fixées à la hauteur de la poutre sont intactes. Le diagramme de contrainte dessiné sous chaque charge est globalement conforme à la loi de contrainte de section plane, ce qui montre que le stratifié en fibre de carbone et le béton fonctionnent ensemble et que leur interface est bien adhérente.