En tant qu'infrastructures de production, la plupart des bâtiments industriels construits au début de la fondation de la République populaire de Chine sont entrés dans une période de vieillissement, ce qui entrave sérieusement la progression et limite le développement de la production. En raison des coûts élevés de démolition et de construction, ces anciens bâtiments sont toujours utilisés. Cependant, la plupart des ateliers présentent des problèmes de sécurité, tels que des chutes massives de béton. Selon les statistiques, la reconstruction permet d'économiser 40 % de l'énergie par rapport à la construction de nouveaux bâtiments, de réduire la durée de construction d'environ 50 % et de récupérer l'investissement 3 à 4 fois plus rapidement. Afin de maintenir une production normale, d'économiser les ressources et de favoriser le développement rapide de l'économie nationale, le renforcement structurel des anciennes installations industrielles est devenu un sujet de recherche de plus en plus important au sein de la société civile.

1. Principaux problèmes de sécurité des anciennes installations industrielles

Après enquête et consultation de la littérature pertinente, il a été constaté que les principaux problèmes de sécurité des anciens bâtiments industriels sont les suivants :

(1) Lors de la conception, une attention particulière doit être portée aux économies, avec une capacité portante et un coefficient de sécurité structurelle réduits.

(2) En raison des contraintes de construction, la résistance du béton coulé est souvent inférieure à la résistance de conception, ou sa disparité est importante, ce qui réduit encore davantage le coefficient de sécurité structurelle.

(3) Lors d'une utilisation prolongée des éléments en béton, en raison de l'usure et des dommages importants, la section efficace des éléments diminue, les barres et les armatures se corrodent et, in fine, la capacité portante des éléments diminue.

(4) La corrosion des éléments de structure en acier et des connecteurs affecte gravement la capacité portante de la structure.

(5) En cours d'utilisation, la charge réelle par rapport à la charge de conception varie (augmentation du poids de levage des grues, par exemple), ce qui entraîne une capacité portante structurelle insuffisante.

(6) L'usure des toitures en béton est importante, entraînant la chute des barres et des blocs de béton exposés.

(7) La capacité portante des fondations n'est pas conforme aux exigences, ce qui provoque leur affaissement et la fissuration du bâtiment.

(8) Sous l'effet des contraintes thermiques, les murs de soutènement se fissurent.

(9) Étant donné que la section de la poutre en acier de la grue est trop petite, elle provoquera des vibrations excessives lorsque la grue fonctionnera, ce qui affectera l'utilisation normale de la grue.

2. Caractéristiques de la transformation d'anciennes installations industrielles

Après enquête, les caractéristiques des bâtiments industriels anciens sont les suivantes :

2.1 La durée de construction est courte. La durée de consolidation des anciens bâtiments industriels est strictement limitée. En général, les ateliers nécessitant des modifications majeures présentent une forte valeur ajoutée et de nombreuses tâches de production. La plupart des anciens ateliers ne peuvent pas être interrompus, c'est-à-dire qu'ils doivent être renforcés pendant la production. Même si la production peut être interrompue, le délai est très court ; plus la durée de consolidation et de reconstruction est courte, mieux c'est.

2.2 La conception et la construction sont complexes. L'usine d'origine est équipée d'anciens équipements, de canalisations, de grues et d'autres installations, et les installations de consolidation et de transformation sont anciennes. De nombreux équipements sont immobilisés, l'espace de travail est limité et la construction ne peut généralement reposer que sur de petites machines. Les exigences de sécurité sont élevées, de nombreux équipements sont très précieux et précis, et une attention particulière est portée aux incendies et aux chutes d'objets. Par conséquent, avant la conception et la construction, il est nécessaire de visiter régulièrement le site afin d'examiner attentivement les dossiers et d'élaborer un programme de conception et de construction pratique.

2.3 Vérifier la structure d'origine avant la consolidation. En cas d'utilisation prolongée d'un bâtiment industriel, le béton risque de se carboniser, les fermes de toit et les armatures en acier se corrodent et la précontrainte du béton précontraint diminue, ce qui peut rendre la structure et les composants d'origine dangereux. Il est donc nécessaire de procéder à des essais avant la conception, les données d'essai constituant les informations de base pour le renforcement et la transformation.

2.4 Renforcement et rénovation conformément au nouveau code. Ce code devrait être révisé tous les deux ou trois ans. Plus rigoureux, plus sûr et plus complet, le nouveau code devrait être mis en œuvre lors du renforcement et de la rénovation de l'ancien bâtiment industriel.

3. Projet

3.1 L'atelier de fabrication de bobines de l'usine de machines électriques de Xiangtan a été construit en 1971. Il mesure 18 mètres de portée, 84 mètres de longueur et 6 mètres de largeur. La grue d'origine de l'atelier pesait 15 tonnes et sa capacité de levage était de 30 tonnes. Après des essais structurels sur site (fondations, poteaux, toiture, murs, etc.), les résultats de l'évaluation ont montré que le projet devait être renforcé.

3.2 D'après les résultats des essais sur site et les plans de construction de l'atelier d'origine, le logiciel de conception structurelle PKPM2010 a été utilisé pour vérifier la structure de l'atelier. Les résultats sont les suivants :

(1) Le ferraillage des poteaux supérieurs et inférieurs des poteaux en béton cintrés ne répond pas aux exigences de capacité portante, et la disposition des ferraillages longitudinaux et des étriers ne répond pas aux exigences de la norme.

(2) La section et le ferraillage des supports ne répondent pas aux exigences de conception de la spécification actuelle.

(3) La charge de levage de la grue étant passée de 15 à 30 tonnes, la poutre en acier et les fondations en béton ne répondent plus aux exigences de capacité portante.

3.3 Compte tenu des résultats des essais et de l'évaluation de la fiabilité ci-dessus, le plan de renforcement et de reconstruction du bâtiment de l'usine est formulé comme suit :

(1) Renforcement des fondations. L'augmentation du tonnage et de la charge de la grue nécessite le renforcement des fondations en béton.

(2) La capacité portante des poteaux pliés ne répond pas aux exigences. Des poteaux partiels présentent un phénomène d'affleurement local des armatures, et les poteaux sont renforcés par de l'acier encastré.

(3) Plan de renforcement de la poutre en acier. Des plaques d'acier de 8 mm d'épaisseur sont collées à l'aide d'un adhésif structural sur la semelle supérieure de la poutre d'origine et assemblées par des boulons haute résistance. Afin d'améliorer la résistance et la rigidité de la poutre, une poutre en I est ajoutée à la semelle inférieure afin d'en agrandir la section.

(4) Plan de renforcement du toit. Ferme de toit en acier exposée à l'air et à la corrosion. Selon l'état de corrosion, nettoyer soigneusement la membrure et l'âme de la poussière et de la rouille flottante, appliquer une peinture antirouille, puis une finition au pinceau. Pour la membrure inférieure, nettoyer soigneusement la poussière et la rouille flottante, souder deux cornières en acier L80X5 pour le renforcement, appliquer une peinture antirouille, puis deux couches de finition, tout en renforçant les supports verticaux et horizontaux du toit.

(5) Schéma de renforcement du toit. Nettoyer les fissures et éliminer le béton et les résidus de la surface endommagée. Réparer le toit avec du mortier polymère. Le toit est renforcé par du PRFC bidirectionnel. Ce PRFC bidirectionnel est composé d'un tissu de fibres de carbone unidirectionnelles de 200 g/m². Les nervures longitudinales et transversales de la plaque sont renforcées par une plaque d'acier de 3 mm d'épaisseur.