Préface

Les matériaux composites PRF sont devenus un nouveau matériau de construction offrant d'excellentes performances grâce à leur légèreté, leur grande résistance mécanique, leur résistance à la corrosion et leur facilité de mise en œuvre. Ils sont plébiscités par les ingénieurs et largement utilisés en ingénierie. Les propriétés mécaniques de ce type de matériau varient en fonction de sa composition et des méthodes de renforcement, ce qui fait l'objet de recherches continues dans le domaine du renforcement. Dans cet article, deux méthodes sont utilisées pour étudier la réponse dynamique non linéaire des ossatures renforcées par F.

Deux méthodes pour renforcer les cadres en PRF

La structure analysée dans cet article utilise deux méthodes : le renforcement par liaison externe en PRF et le renforcement de surface de la maçonnerie.

La structure de l'ossature soumise à un séisme devant respecter le principe de conception des poteaux forts et des poutres faibles, la position des armatures est choisie sur les poteaux de l'ossature de chaque étage. Jusqu'à présent, de nombreuses recherches ont été menées sur la méthode de renforcement par enroulement post-enroulement. L'avantage principal de cette méthode est qu'elle assure un maintien circonférentiel des éléments en béton, limite efficacement la déformation transversale du béton R due à l'effet du coefficient de Poisson, maintient le béton en compression tridimensionnelle, prévient sa dilatation et sa rupture vers l'extérieur, et améliore ainsi la ductilité des poteaux. Cette méthode est relativement mature, les exemples en pratique d'ingénierie étant nombreux et les résultats obtenus sont satisfaisants. Cependant, les résultats expérimentaux montrent que la capacité portante de la section transversale du poteau est très limitée lorsque la direction des fibres est perpendiculaire à la direction axiale de la méthode de renforcement enroulé. Français La deuxième méthode de renforcement abordée dans cet article, la méthode NSM, dans laquelle les fibres longitudinales nécessaires à l'amélioration de la résistance à la flexion des poteaux sont disposées avant l'enroulement transversal du tissu FRP, est un bon moyen de résoudre les problèmes ci-dessus. La méthode NSM est une nouvelle méthode, originaire du Canada et encore au stade expérimental. Elle vise principalement à surmonter le problème de pelage prématuré des enveloppes, feuilles ou plaques FRP dans le renforcement des poutres. La méthode du béton consiste à scier des rainures sur la surface du béton, à y noyer des barres ou des bandes FRP, puis à les incruster de résine époxy. De cette façon, la surface de contact entre le composite FRP et le béton est considérablement augmentée, et l'effet d'amélioration de la rupture par pelage est remarquable. Dans l'expérience sur poutre en porte-à-faux menée par les professeurs Sam I R izkalla et Tarek Hassan, lorsque la même zone de bandes FR P a été renforcée respectivement par la méthode E-B et la méthode N-SM, cette dernière a amélioré la résistance et la rigidité des éléments de 32 % par rapport à la première. De plus, le premier a provoqué une rupture par pelage tandis que le second a été détruit par l'écrasement du béton.

Calcul des réponses sismiques non linéaires des cadres renforcés en PRF par analyse de l'historique temporel

En tant que méthode d'intégration directe, la méthode de l'historique temporel permet une analyse plus objective et plus précise de la réponse dynamique de l'ensemble du processus. Par conséquent, l'analyse de l'effet de renforcement du PRF est plus fiable.

1. Hypothèses de calcul

Hypothèse de section plane

La section normale de chaque élément de l'ossature reste plane après déformation, et les contraintes de section sont réparties en ligne droite. Le glissement relatif entre la barre d'acier et le béton, ainsi que le béton et les fibres, n'est pas pris en compte.

Relations constitutives des différents matériaux

Sous l'action sismique, la non-linéarité des matériaux est le principal facteur affectant la réponse dynamique des structures renforcées en PRF. Ici, la relation contrainte-déformation de chaque matériau est déterminée comme suit :

I) La relation contrainte-déformation recommandée par H dans le code de conception des structures en béton en Chine.

Iii) Le FRP peut être considéré comme un matériau élastique linéaire idéal dont la direction du matériau orthotrope dépend de la direction de disposition des fibres.

2. Déterminer le modèle mécanique de la structure.

L'analyse dynamique des structures à ossature, notamment l'analyse dynamique non linéaire, implique des calculs considérables. Du point de vue de la structure et de la mécanique, un modèle de calcul simple et fiable est adopté pour simplifier l'équation dynamique et réduire le degré de liberté. Considérant que l'augmentation du degré et de la résistance des poteaux entraînera une modification de la répartition des charges et un transfert de position de la rotule plastique après l'utilisation de PRF, cet article adopte le modèle à un étage 4, c'est-à-dire que la structure possède une masse globale à chaque étage et que la rigidité entre les étages est assurée par les barres. Ce modèle permet de résoudre les équations du mouvement selon le modèle intercouche à masse globale et de répartir les efforts externes selon la matrice de rigidité du système de barres. Il permet non seulement de résoudre rapidement les caractéristiques dynamiques et la réponse dynamique de la structure globale, mais aussi de prendre en compte avec précision l'état de fonctionnement de chaque barre (élasticité ou plasticité).

3. Modèle de force de rappel de la structure

La courbe caractéristique de force de rappel reflète parfaitement la résistance, la rigidité, la ductilité et la capacité de dissipation d'énergie de la structure ou de l'élément, ce qui constitue une base importante pour l'analyse de la résistance sismique des structures. Le modèle de force de rappel utilisé dans cet article est illustré à la figure L. (a) Le diagramme représente une ligne de squelette de modèle de force de rappel bilinéaire, couramment utilisée dans l'étude des structures auxiliaires F R. Le cercle 1 est un modèle hystérétique bilinéaire prenant en compte l'effet de réseau Baoxing, qui peut refléter l'absorption, la dissipation d'énergie, la rigidité et la dégradation de la résistance de la structure sous des charges répétées.

4. Choix des ondes sismiques.

Dans l'analyse chronologique, l'entrée des ondes sismiques doit prendre en compte les caractéristiques spectrales, l'intensité et la durée des éléments Landa, afin que les résultats de l'analyse reflètent les points faibles de la structure. Si les enregistrements sismiques mesurés ne correspondent pas aux conditions du site et aux exigences de fortification du bâtiment, des méthodes artificielles peuvent être utilisées pour ajuster les ondes sismiques. Dans cet article, la méthode de proportionnalité est utilisée à titre d'exemple, car les données d'entrée des ondes sismiques résultent de l'ajustement de l'amplitude et de la période prédominante des enregistrements sismiques mesurés dans des conditions de site similaires.

5. Équation dynamique et solution

Conclusion

1. L'utilisation de PRF permet d'améliorer efficacement la résistance parasismique de la structure et, de manière significative, de réduire la déformation et la rupture causées par les tremblements de terre.

2. L'amélioration de la résistance structurelle est étroitement liée aux méthodes de renforcement. Les résultats montrent que la résistance de la structure renforcée par la méthode NSM est augmentée d'environ 20 % par rapport à la méthode EB.

3. Le modèle d'enfouissement permet de prédire la position possible des rotules plastiques et d'évaluer le mode de rupture de la structure sous différentes méthodes de renforcement.

4. L'emplacement des rotules plastiques est différent de celui sans renforcement par fibres. L'exemple montre que l'emplacement des rotules plastiques s'est déplacé du haut du poteau inférieur vers l'extrémité de la poutre, ce qui améliore le mode de rupture de la structure et augmente la réserve de consommation énergétique de la structure.