Problèmes courants des structures porteuses poutre-dalle

La principale raison de la capacité portante insuffisante des éléments en flexion tels que les poutres et les dalles est l'incohérence du calcul des forces, ou l'omission ou l'erreur de calcul de la charge. Une surcharge importante peut également entraîner une capacité portante insuffisante des poutres et des dalles, soit parce que la résistance du béton ne répond pas aux exigences de conception pendant la construction, soit en raison d'un ferraillage inapproprié, ce qui entraîne une capacité de flexion insuffisante des poutres et des dalles. De plus, le tassement des fondations, dû à d'autres facteurs, produit des contraintes supplémentaires, qui, lorsqu'elles sont traitées par des dispositifs inappropriés, ont un impact négatif sur les poutres et les dalles. Par exemple, si une poutre à âme fine est ajoutée à la dalle-poutre lors du traitement des contraintes, bien que l'effet des contraintes puisse être équilibré et le poids propre augmenté, certaines poutres à âme fine présenteront des fissures obliques, entraînant la corrosion des composants de la dalle-poutre, ce qui affecte considérablement la durabilité. Dans les cas graves, la rupture de la dalle-poutre peut affecter la capacité portante de la dalle-poutre. Cela peut notamment s'expliquer par la longueur de chevauchement des ancrages ou par les variations de charge. L’objectif principal du renforcement des poutres-dalles est de renforcer et d’améliorer la résistance, la stabilité, la rigidité et la durabilité des éléments.

Renforcement de la structure poutre-dalle

Il existe de grandes différences de propriétés mécaniques entre les structures poutres-dalles renforcées et non renforcées. Premièrement, la structure renforcée est équivalente à un traitement et à une force secondaires, et la structure doit être soumise à une force secondaire basée sur la force initiale. La structure initiale peut être déformée et fléchie. De plus, la charge initiale n'est pas déchargée, ce qui équivaut à une compression secondaire. Il existe une différence entre la nouvelle contrainte partielle et la contrainte structurelle initiale. Lorsque les deux contraintes atteignent simultanément leur valeur maximale, la force de rupture atteint l'état limite. Par conséquent, les problèmes mentionnés ci-dessus doivent être pris en compte lors du renforcement des poutres et des dalles. De plus, le renforcement des nouvelles et anciennes parties diffère globalement, le calcul des contraintes et le traitement structural étant très différents, ce qui distingue le renforcement des poutres-dalles de l'ingénierie des structures en béton classiques. Par conséquent, la technologie du renforcement par treillis en fibres de carbone devrait être introduite pour améliorer le renforcement des poutres et des dalles en béton.

Procédé et caractéristiques du renforcement des tissus en fibre de carbone

Il convient au renforcement et à la réparation de divers types et éléments structurels, tels que poutres, dalles, colonnes, fermes de toit, piliers, ponts, cylindres, coques et autres structures. La classe de résistance du béton de base est d'au moins C15, et le tissu en PRFC est utilisé avec succès pour le renforcement et la maintenance de diverses poutres et dalles en Chine.

En 2014, après que le pont Daxin de Haimen ait tenté de le renforcer avec des plaques d'acier collées, le pont Linjiang Gate de Haimen a tenté pour la première fois de le renforcer avec un tissu en PRFC collé et enveloppé. C'est la première fois que cette technologie de construction est réparée et renforcée à Haimen. Le tissu en fibre de carbone permet de renforcer rapidement le pont, d'empêcher l'humidité extérieure de pénétrer dans les fissures du béton et de corroder les barres d'acier, d'assurer la durabilité des composants, d'améliorer la capacité portante du pont et de préserver son bon fonctionnement pendant le renforcement. Le pont Linjiang Gate a investi 350 000 yuans. Les services des routes ont procédé à un entretien complet des défauts existants du pont de Linjiang Gate, en ajoutant 4 000 kg d'armatures en acier avec joints de dilatation, en collant 500 m² de tissu en fibre de carbone sur le pied de l'arche et en appliquant un coulis polymère sur 500 m². Grâce à cet entretien, tous les dangers cachés ont été éliminés rapidement, l'état technique de l'autoroute et du pont de Haimen a été considérablement amélioré, et la sécurité et la fluidité de l'autoroute sont efficacement garanties.

Processus technologique

Si la surface du béton est desquamée, les nids d'abeilles, la corrosion et autres éléments de détérioration doivent être éliminés. Les grandes surfaces des couches inférieures doivent être réparées avec du ciment époxy après enlèvement. La surface du béton doit être lisse, exempte de poussière, d'huile et autres impuretés, les parties saillantes sont poncées et les angles arrondis de plus de 20 mm. Utiliser un souffleur et un aspirateur pour traiter la surface du béton et la maintenir sèche. L'utilisation d'acétone pour essuyer le coton dégraissé sur la surface du béton, notamment les fuites, la conduction d'eau, etc., influence directement la qualité du traitement de surface de la structure renforcée. Une fois la colle sous-jacente solidifiée (la surface est sèche au toucher), les aspérités sont lissées à la meule pour préparer l'opération suivante, puis la résine imprégnée est brossée et la fibre de carbone est collée. Une attention particulière doit être portée à la ventilation et à la protection du personnel sur place.

Lors du collage de fibres de carbone, la taille requise doit être mesurée au préalable, la résine doit être éliminée pour l'imprégnation, l'utilisation de colle doit être modérée et l'air doit être éliminé lors du collage final afin de ne pas altérer l'effet du collage. Lorsque l'adhésif de structure se solidifie et que sa viscosité augmente, une deuxième couche peut être appliquée pour renforcer l'effet, en répétant les étapes ci-dessus pour un collage multicouche. La dernière couche de tissu en fibre de carbone doit être imprégnée de résine et son épaisseur doit être uniforme.

Caractéristiques du renfort en tissu de fibre de carbone

Le béton renforcé de fibres de carbone (PRFC) est utilisé pour renforcer les éléments avec un tissu en fibres de carbone et un adhésif structural. Les formes de renforcement du PRFC sont les suivantes :

(1) Les barres d'acier fléchissent, puis le béton s'écrase sous compression. Le PRFC ne satisfait pas encore aux exigences de variation de contrainte de traction admissible.

(2) La contrainte de la barre d'armature atteint la limite d'élasticité, la fibre de carbone a dépassé la contrainte de traction admissible, n'a pas dépassé la valeur de contrainte requise pour le projet de construction, a atteint la contrainte de traction ultime, et le béton dans la zone de compression n'a pas été écrasé ;

(3) L'armature en PRFC est trop importante, l'acier fléchit et le béton dans la zone de compression est écrasé.

(4) Rupture par pelage du tissu en fibres de carbone normal et de la fondation en béton.

Remarques finales

La technologie de renforcement des structures en béton par des tissus en fibre de carbone est un domaine d'actualité du génie civil moderne. Il est donc essentiel de perfectionner chaque maillon de la construction et d'accorder une attention particulière à la réception après construction. Pour la réception des armatures en PRFC après construction, il est généralement conseillé de tapoter légèrement la surface du PRFC avec un marteau pour vérifier la qualité de l'adhérence entre le béton et le PRFC afin de déterminer l'effet de liaison. Si la pâte de creusement est incomplète, elle doit être réparée avec de la colle. La technologie du renforcement en fibre de carbone est idéale pour les structures et composants en béton armé. La durabilité du matériau et la qualité de la construction permettent de répondre aux exigences de qualité de construction en garantissant la taille et le poids des sections, sans augmenter la difficulté de construction. Globalement, ses avantages économiques et sociaux globaux ont été doublement récompensés, avec de vastes perspectives de marché et une marge de progression technologique accrue.