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Le monde actuel est en proie à des tensions. De nombreuses explosions accidentelles ou intentionnelles se produisent partout dans le monde. Des frappes aériennes de grande ampleur ont ciblé des cibles terrestres lors d'attaques précises, causant d'importants dommages aux bâtiments, causant de lourdes pertes humaines et matérielles. La capacité des bâtiments civils à résister aux explosions est généralement très faible. L'effondrement des bâtiments et la projection à grande vitesse de débris structuraux, causés par une capacité portante anti-explosive insuffisante, menacent gravement la sécurité du personnel. La question de l'amélioration de la résistance aux explosions des bâtiments existants et de la sécurité des personnes et des biens suscite de nombreuses inquiétudes dans les milieux du génie civil du monde entier.

La plupart des bâtiments sont aujourd'hui des structures en béton armé, nécessitant de toute urgence une méthode de renforcement anti-explosion économique, efficace et pratique. Avec le développement de nouvelles technologies de matériaux, divers matériaux à base de fibres renforcées de haute technologie ont été développés, tels que la fibre de verre (GF), la fibre de carbone (CF), la fibre d'aramide (AF), etc. Parmi toutes les fibres de renforcement, la CF est actuellement la plus sophistiquée et la plus utilisée dans le domaine du génie civil. Le polymère renforcé de fibres de carbone (PRFC) présente d'excellentes propriétés mécaniques. Grâce à sa résistance élevée, sa légèreté, sa finesse de placage exceptionnelle, sa grande adaptabilité et sa construction pratique, il présente d'excellents avantages techniques et économiques et bénéficie d'un vaste potentiel de développement. Il présente des caractéristiques incomparables en termes de résistance à la fatigue, à la corrosion, au fluage, de stabilité dimensionnelle et de facilité de construction. Il est un matériau de haute technologie irremplaçable, non seulement dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'aéronautique et de l'armée. Grâce à la maturité de la technologie, à sa popularisation et à l'augmentation substantielle de son rapport qualité-prix, il est largement utilisé dans l'industrie, la construction et d'autres secteurs civils.

1 Caractéristiques de la technologie de renforcement par collage de tissus en fibres de carbone

Le renforcement en polymère renforcé de fibres de carbone (PRFC) est largement utilisé en génie civil ces dernières années. Cette méthode consiste à imprégner des tissus en fibres de carbone disposés dans le même sens de manière à obtenir une structure homogène, puis à les coller à température ambiante. Une fois assemblés, les deux tissus sont chargés ensemble. Il s'agit d'une méthode de renforcement très simple et efficace. Elle présente les caractéristiques suivantes :

1.1 Haute résistance et haute efficacité. La résistance à la traction du PRFC est environ 10 fois supérieure à celle de l'acier, et son module d'élasticité est égal à celui de l'acier (environ 0,01). Sa résistance spécifique (rapport résistance/densité du matériau) peut atteindre plus de 2 000 MPa/(g.cm-3), tandis que celle de l'acier A3 n'est que d'environ 59 MPa/(g.cm-3), et son module spécifique est également supérieur à celui de l'acier.

1.2 Légèreté et faible épaisseur. La technologie la plus mature est également celle qui consomme le plus. Le degré est d'environ 0,1 à 0,2 mm, la densité surfacique est d'environ 1/100 de celle de la plaque d'acier ; après renforcement avec du PRFC, la qualité et la taille de la structure d'origine ne sont pas augmentées et l'espace d'utilisation ne diminue pas.

1.3 Bonne durabilité et résistance à la corrosion. Le tissu en fibre de carbone peut être utilisé à 2 000 °C et ne fond pas et ne se ramollit pas dans un environnement non oxydé à 3 000 °C. Les tissus en fibre de carbone offrent une bonne résistance à la corrosion dans diverses conditions environnementales, notamment aux acides, aux alcalis, au sel et aux environnements atmosphériques souvent rencontrés dans les bâtiments. Ils présentent également une meilleure résistance à la fatigue. Par conséquent, tous types de projets peuvent être renforcés par du PRFC.

1.4 Facilité de construction. Le tissu en fibre de carbone est souple, facile à usiner, manuel, sans machines lourdes ni opérations humides, et offre une grande efficacité de construction. Un liant adapté permet un renforcement rapide.

1.5 Large champ d'application. Indépendamment de la forme de la structure, le PRFC peut être collé dans la zone de tension, ce qui améliore la capacité portante des éléments en flexion et compense les armatures déficientes. Le collage des deux côtés de la poutre améliore sa résistance au cisaillement. L'enroulement autour de la colonne en béton limite la déformation latérale du béton, améliorant ainsi la capacité portante et le taux de compression axiale de la colonne. Les nœuds enroulés autour de la ferme renforcent les assemblages.

Ce matériau convient aux poutres, dalles, colonnes, ponts, tunnels, cheminées et autres structures de divers bâtiments industriels et civils. Il ne modifie pas la forme de la structure et n'en altère pas l'apparence.

1.6 La qualité de la construction est facilement garantie. Une finition impeccable et une main-d'œuvre qualifiée permettent d'obtenir une surface de collage efficace de plus de 99 % et de faibles coûts de maintenance.

2 Recherches internationales sur la résistance aux explosions des structures en béton armé renforcées par des feuilles de fibre de carbone

Khalid M. Mosalam utilise le CFRP et le CFRP et l'ordinateur et le CFRP et le CFRP et l'ordinateur et le CFRP et l'ordinateur et le CFRP et l'ordinateur et le CFRP et l'exemple de l'exemple, et le CFRP est un exemple de l'exemple ... (3) Sous charge explosive, le renforcement des dalles en béton armé en PRFC limite la dilatation temporelle et spatiale des câbles élastiques et améliore significativement leur résistance à la rupture locale ... (4) Le renforcement des deux côtés est optimal.

3. Résumé

Les avantages de la technologie du renforcement en PRFC sont évidents. De nombreux instituts de recherche scientifique nationaux et internationaux ont mené de nombreux travaux de recherche, dont la plupart ont été appliqués à des projets concrets, comme en témoignent de nombreux documents. Cependant, la recherche sur la technologie du renforcement en PRFC se limite principalement aux charges statiques, et il n'existe aucun rapport sur les recherches menées en Chine sur les éléments en béton armé renforcés par PRFC sous charge explosive.

Une série d'études expérimentales menées à l'étranger ont montré que le PRFC pouvait améliorer efficacement la résistance aux explosions des structures, et que sa capacité portante globale et sa résistance aux dommages locaux avaient été considérablement améliorées. Cependant, la résistance au cisaillement du PRFC est très faible, son allongement est faible (moins de 1/10 de celui de l'acier standard), sa courbe contrainte-déformation est quasi linéaire et il n'y a pas de plateforme plastique. De ce fait, le PRFC est un matériau fragile, auquel il convient d'accorder une attention particulière lors de la conception et de la construction. Les performances dynamiques du PRFC lui-même, les facteurs influençant l'effet du renforcement du PRFC sur les bâtiments existants soumis à des charges explosives, la méthode de conception, la technologie de construction et d'autres aspects doivent être étudiés plus en détail.