Le tissu de renfort en fibre de carbone présente des caractéristiques de protection de l'environnement et de résistance à l'usure, et est souvent utilisé pour la décoration ou la rénovation de pièces. Si un propriétaire n'apprécie pas la construction de sa maison, il peut la concevoir selon ses propres idées. Cependant, démolir un mur porteur est dangereux ; le tissu en fibre de carbone peut donc résoudre ce problème.

Pour la décoration d'une pièce, le tissu en fibre de carbone est utilisé dans les domaines suivants : d'abord, comme panneau-rideau pouvant servir de mur non porteur. Léger, résistant aux intempéries et résistant au vieillissement, il est généralement utilisé dans les immeubles de grande hauteur ou les bâtiments côtiers. ensuite, comme revêtement d'étanchéité, généralement appliqué sur la toiture, il prévient les intempéries et réduit efficacement la formation de rosée, tout en embellissant la maison. enfin, comme plaque de blindage électromagnétique et plaque conductrice, généralement en fibre de carbone à haute conductivité, pour éliminer rapidement l'électricité statique, principalement due aux décharges atmosphériques et aux impacts de foudre. Quatrièmement, il peut être utilisé pour protéger les murs de la corrosion et prolonger la durée de vie du sol. Cinquièmement, il est utilisé pour les portes ouvertes, sans fixation supplémentaire du tissu en fibre de carbone.

1. Exemple d'application du tissu en fibre de carbone pour la décoration intérieure et le renforcement

1.1 Étude technique

Immeuble résidentiel situé en face de la gare de Siping, construit au début des années 1990. Structure du mur de refend de la charpente inférieure, charpente inférieure et logements de quatre étages. Initialement prévu pour un ou deux étages, le bâtiment était destiné aux restaurants (charge utile de 2,5 kN/m²), la cuisine (charge utile de 4 kN/m²) étant située au rez-de-chaussée. Il est actuellement prévu de rénover et d'ouvrir un restaurant KFC, de déplacer la cuisine au deuxième étage et d'installer une table dans la cuisine d'origine du premier étage. En raison de l'augmentation de charge due aux modifications fonctionnelles, la poutre partielle d'origine de deux étages ne répond plus aux exigences de conception et doit être renforcée. Après la démonstration du schéma et la comparaison de sa faisabilité économique et technique, un treillis en polymère renforcé de fibres de carbone (PRFC) a été choisi pour le renforcer.

1.2 Hypothèses de base

La capacité portante ultime des poutres en béton renforcées par un treillis en PRFC est calculée en négligeant l'effet du béton dans la zone tendue. Après flexion, la déformation du béton, de la barre d'acier et des fibres de carbone est conforme à l'hypothèse d'une section plane. Le treillis en fibres de carbone adopte une relation contrainte-déformation élastique linéaire : σcf = E cfxεcf et cf < 0,01.

1.3 Conception des armatures

Conformément à la « Spécification technique pour le renforcement et la réparation des structures en béton avec des treillis en polymère renforcé de fibres de carbone » (CECSl46:2003), la méthode de conception limite basée sur la théorie des probabilités est utilisée pour les calculs. La charge utile agissant sur la structure d'armature étant pratiquement éliminée, l'effet des deux forces n'est pas pris en compte. Prenons l'exemple de la travée médiane d'une poutre d'essieu : la valeur de conception du moment de flexion maximal est de 463,6 kNm selon la conception initiale. Le renforcement consiste à coller trois couches de tissu PRFC de 300 m de large à la base de la poutre. Conformément à la formule réglementaire, la valeur de conception du moment de flexion maximal après renforcement est de 524 kNm, soit une augmentation de 13 % par rapport à la valeur initiale.

1.4 Méthode et technologie de construction

Afin de renforcer l'ancrage du tissu PRFC à la base de la poutre et d'en augmenter la résistance au cisaillement, des arceaux en U de 160 mm de large sont collés de chaque côté de l'extrémité de la poutre, ainsi que de chaque côté des poutres principale et secondaire. La hauteur de la colle en U doit correspondre à la hauteur de section des composants. Pour la colle en U, la feuille longitudinale en fibre de carbone doit être collée à l'extrémité supérieure. Compte tenu de l'influence du chantier sur l'adhérence multicouche des enveloppes en PRFC, il est recommandé de ne pas dépasser 3 couches de PRFC pour les éléments de flexion.

1.5 Effet de la construction

Le projet a été mis en service en moins de deux mois, de la conception à l'achèvement. La construction du projet avec renfort en fibre de carbone n'a duré que 10 jours. Aucun problème de qualité n'a été constaté et l'effet de la construction est satisfaisant. Le projet a été salué par les concepteurs, les superviseurs et les maîtres d'ouvrage.

2. Exemple d'application du tissu en fibre de carbone à la décoration intérieure et au renforcement

2.1 Étude technique

Le bâtiment principal d'un bâtiment est une structure à ossature en béton armé de quatre étages (la partie bureaux est une structure en briques de cinq étages), d'une superficie de 2 602 m². Il comprend un auditorium au rez-de-chaussée, un bâtiment d'usine de confection au deuxième étage ou au-dessus, et une structure en briques et béton de deux étages (une maison simple est construite sur le toit). La superficie du bâtiment est de 725 m². Ces deux bâtiments doivent être rénovés. Un comité d'évaluation sismique du projet de construction est également chargé de réaliser des essais complets des deux bâtiments, d'établir une évaluation technique et un plan de renforcement.

Le bâtiment principal est un bâtiment de quatre étages, cinq étages et un bâtiment de trois étages. Cet article, prenant le bâtiment principal comme exemple, présente le schéma d'évaluation et de renforcement. Le bâtiment principal a été construit en 1981. Le rez-de-chaussée et les fondations étaient en briques standard avec un mortier de 100 µm et un mortier de 50 µm. Le plancher était composé de 85 briques avec un mortier de 100 µm et un mortier de 25 µm. La partie bureaux est en briques, avec des murs porteurs de 370 mm d'épaisseur et des murs intérieurs de 240 mm. La partie supérieure du bâtiment d'origine de l'usine est une structure à ossature en béton armé standard à plusieurs étages. Les poutres et poteaux coulés sur place sont tous en béton de 200 µm. Aucun poteau en béton armé n'est installé aux joints entre le bâtiment d'usine et les bureaux. Les poutres de liaison longitudinales de la toiture et les dalles perforées du bâtiment d'usine sont directement posées sur les poutres annulaires des murs transversaux des bureaux. Après vérification de la structure, de la résistance des matériaux, de la tendance au tassement et de l'inclinaison du bâtiment principal, ainsi que de sa résistance sismique, le schéma de renforcement de l'auditorium au rez-de-chaussée du bâtiment principal est proposé. 2.2 Renforcement des poteaux de charpente par un treillis en fibre de carbone

Les poteaux en béton armé présentant un taux de compression axiale excessif sous la couche intermédiaire inférieure sont renforcés par l'enrobage de plusieurs couches de treillis en PRFC ou par l'agrandissement de leur section. Les poteaux en béton armé présentant un taux de compression axiale élevé au-dessus du sandwich inférieur et au-dessus du deuxième étage sont renforcés par le collage de plaques de fibre de carbone. Une couche de treillis en fibre de carbone longitudinale est d'abord collée à la surface des poteaux, puis plusieurs couches de treillis en fibre de carbone circulaires sont enroulées autour de la surface extérieure en fonction du taux de compression axial des poteaux.

2.2 Renforcement des poutres de toiture par un treillis en fibre de carbone

Les poutres de toiture sont renforcées par le collage de treillis en fibre de carbone longitudinal à la base des poutres et d'un treillis en fibre de carbone en U à leurs extrémités.

2.3 Effet de la construction

Après le renforcement par treillis en fibre de carbone, la structure a satisfait aux exigences de performance sismique et a été mise en service.

3. Avantages techniques et économiques du renforcement en tissu de fibre de carbone

Le tissu en fibre de carbone présente les avantages suivants : légèreté, résistance élevée et bonne adhérence. Il peut être utilisé pour la réparation et le renforcement de structures complexes, avec un impact minimal sur le poids de la structure. Le processus de réparation et de renforcement en fibre de carbone est simple et rapide, sans pinces, gabarits ni supports. Bien que son coût soit plus élevé que celui d'autres matériaux, il réduit considérablement le coût de construction. Il élimine les procédures complexes et les installations auxiliaires telles que l'ancrage, le serrage et le démontage, le montage du coffrage, le soutènement, le coulage du béton, l'entretien et la démolition des coffrages, requis par les méthodes traditionnelles telles que le renforcement des plaques d'acier et du béton. Il occupe un espace réduit. Même en haute altitude, une simple plateforme de travail suffit. Par conséquent, le coût global de la réparation et du renforcement des structures en béton avec des plaques en PRFC est inférieur à celui des méthodes de renforcement traditionnelles. Les avantages économiques dépendent des conditions spécifiques du projet, et plus la structure est complexe, plus ils sont évidents.

4. Résultats sociaux du renforcement par tissu en fibre de carbone

La simplicité et la rapidité de mise en œuvre des réparations et renforcements par tissu en fibre de carbone, la rapidité du cycle de construction et la faible encombrement réduisent au minimum l'impact de la construction sur l'environnement. L'utilisation de tissu en fibre de carbone pour la réparation des dommages sismiques des structures en béton causés par des catastrophes, notamment les maisons et autres structures, présente d'énormes avantages sociaux et environnementaux.

5. Résumé du renforcement par tissu en fibre de carbone

Le tissu en fibre de carbone lié (PRFC) est une nouvelle technologie de renforcement largement utilisée et offrant d'importants avantages économiques. Comparé aux autres technologies de renforcement traditionnelles, il présente les avantages d'une construction pratique, d'une grande efficacité, d'une légèreté et d'une finesse remarquables, et une faible augmentation de poids et d'épaisseur après collage. Grâce à une excellente résistance à la corrosion et à la température, et à un large éventail d'applications, quel que soit le type et la forme de la structure, il permet de résoudre facilement les problèmes de renforcement. La qualité de construction est garantie, même si la surface de la structure renforcée n'est pas très lisse. Le renforcement en fibres de carbone collées garantit un taux d'adhérence proche de 100 %. Ces avantages lui confèrent une résistance et une efficacité élevées, notamment pour le renforcement sismique et d'autres applications importantes. Les structures en béton renforcé de fibres de carbone collées présentent des avantages évidents.