Pourquoi les plaques CFRP fonctionnent-elles pour les murs porteurs?

Les murs porteurs en béton sont les principaux éléments latéraux résistant à la force dans un bâtiment. Ils supportent simultanément des charges verticales et résistent au cisaillement horizontal des événements sismiques et des forces du vent. Lorsque les murs se détériorent en raison des conditions suivantes, leur capacité de charge diminue considérablement:

• Carbonatation ou corrosion des barres d'armature entraînant une perte de section

• Défauts de construction tels que nids d'abeilles, vides ou résistance insuffisante du béton

• Changement d'utilisation, lorsque les charges imposées dépassent la conception originale

• Dommages sismiques, avec fissuration et désintégration du béton

Le mécanisme de base du renforcement des plaques en CFRP (polymère renforcé de fibre de carbone) est simple: le CFRP a une résistance à la traction ultime d'environ 7 à 10 fois supérieure à celle de l'acier ordinaire. Une fois collée à la face de tension d'un mur en béton, la plaque agit en tant que renfort externe, partageant des efforts de traction, limitant la propagation de fente, et améliorant la capacité de flexion et de cisaillement.

Collage d'une plaque de CFRP sur le côté de tension d'un mur consiste essentiellement à ajouter une couche de "barres d'armature externes"-sauf plus léger, plus mince, résistant à la corrosion et plus rapide à installer.

Quand le renforcement des plaques CFRP est-il approprié?

CFRP n'est pas une solution universelle. Les conditions suivantes déterminent directement si le renforcement sera efficace:

Exigences de condition de mur

• Résistance minimale à la compression du béton: C20 ou supérieure. En dessous de ce seuil, la force de liaison du substrat devient insuffisante pour un transfert de charge fiable.

• Aucun écrasement, échec localisé de compression, ou désintégration grave. La structure doit rester globalement stable.

• L'épaisseur de paroi doit tenir compte de la liaison de plaque et de l'ancrage d'extrémité adéquat.

Correspondant à l'objectif de renforcement

Le renforcement des plaques CFRP répond efficacement aux conditions suivantes:

Contrôles critiques de construction

Préparation du substrat-le facteur Make-or-Break

• Shot-blast ou meuler la surface du béton pour enlever les couches carbonatées et les matériaux en vrac, exposant le substrat sonore.
  

• Nettoyer avec de l'eau à haute pression ou de l'acétone. La surface doit être exempte de poussière, d'huile, de graisse et d'humidité.

• Tolérance de planéité de surface: écart de ≤ 3mm sous une règle droite de 2 m.

Contrôle de qualité de collage de plaque de CFRP

• Utilisez un adhésif époxy structurel compatible CFRP (Adhésif fibre de carbone). Mélanger les composants A et B strictement par rapport du fabricant.

• Après avoir placé la plaque, utilisez un rouleau dédié pour compacter à plusieurs reprises, en pressant les bulles d'air. Épaisseur de la couche adhésive cible: 2-3mm.

• Pendant le durcissement, interdire toute vibration ou chargement. Suivez strictement les spécifications de température et de temps du fabricant.

Ancrage de fin-Jamais sauté

Les terminaisons des plaques sont des points de concentration de contraintes et le maillon le plus faible du système. Une des méthodes d'ancrage suivantes doit être utilisée:

• Ancrages en forme de U d'enveloppe de CFRP: Feuille de fibre enroulée autour de trois visages du mur, saisissant l'extrémité de plat.

• Boulons d'ancrage mécaniques: Boulons en acier inoxydable avec rondelles de plaque d'acier assurant un serrage mécanique aux extrémités de la plaque.

• Combinaison de plaque d'acier et de boulon: Plaque d'acier collée et boulonnée à l'extrémité de la plaque, l'ancrant au mur.

Limites et limites honnêtes

• L'interface de liaison est le maillon faible. La liaison entre le CFRP et le béton est nettement plus faible que les résistances respectives des deux composants. Le décollement est le mode de défaillance primaire. Les concepteurs doivent vérifier rigoureusement la capacité de liaison et la longueur d'ancrage-ne traitez jamais cela comme un détail mineur.

• La résistance au feu est limitée. La fibre de carbone perd rapidement ses propriétés mécaniques au-dessus de 300 °C (572 °F). Dans les environnements à risque d'incendie, des revêtements de protection incendie supplémentaires ou des systèmes de couverture coupe-feu sont nécessaires.

• Ne convient pas aux défaillances de compression ou de cisaillement-compression Si le mur a déjà subi un écrasement du béton, une défaillance de compression localisée ou une désintégration grave, le CFRP ne peut pas fournir une capacité de compression adéquate. Le gainage, l'encasement en acier ou l'agrandissement en béton sont les solutions appropriées.

• La contribution de la rigidité est limitée. Alors que le CFRP augmente efficacement la capacité de charge, sa contribution à la rigidité structurelle globale est modeste. Si le déficit de rigidité est le principal problème, d'autres méthodes de renforcement doivent être considérées de manière holistique.