1. Situation générale

En 2005, pour accroître la production et la capacité de production, notre entreprise a agrandi l'usine de turbines à vapeur d'origine et y a ajouté un groupe turboalternateur de 12 000 kW. Les fondations du groupe turboalternateur sont constituées d'une importante structure en béton armé. La hauteur de la base est de 31 200 mm, la hauteur du sommet de 71 120 mm et la classe de résistance du béton est C30. Une fois les fondations terminées, 10 trous de boulons d'ancrage de 150 mm des équipements entrants sont décalés de 215 mm par rapport aux trous prévus pour le groupe, et la profondeur de ces trous est de 1 120 mm. Ces trous ne sont pas conformes aux exigences d'installation et doivent donc être déplacés. Cependant, la réouverture entraînerait la rupture de l'armature en acier de la poutre, ce qui endommagerait les fondations. Afin d'assurer le fonctionnement sûr du turboalternateur, des mesures de renforcement doivent être prises sur la partie défectueuse de la structure de fondation. Grâce à l'analyse et à la comparaison de la conception, de l'infrastructure, des unités de construction et des experts concernés de l'entreprise, il est décidé de choisir le CFRP pour renforcer la fondation, c'est-à-dire que le CFRP est utilisé pour renforcer les défauts locaux de la fondation sans affecter la période de construction et la fondation principale, afin de répondre aux exigences de résistance de l'installation.

2. Principe de la structure en béton renforcé de fibres de carbone, caractéristiques techniques et caractéristiques matérielles de ce projet.

Les matériaux en fibre de carbone sont constitués de faisceaux de fibres de carbone à haute résistance à la traction liés à une résine époxy. Autrement dit, la fibre de carbone est liée à la surface d'une structure ou d'un composant par des résines pour former un composite PRFC. Grâce à l'effet synergique du PRFC et de la structure ou du composant, la capacité portante de la structure ou du composant (résistance à la flexion et au cisaillement) est augmentée, ce qui permet de renforcer la structure ou le composant et d'améliorer les performances mécaniques.

Les matériaux en fibre de carbone utilisés pour le renforcement et la réparation des structures en béton comprennent principalement deux types de fibres de carbone et une résine d'adaptation. La résistance à la traction de la fibre de carbone est dix fois supérieure à celle de l'acier de construction et son module d'élasticité est équivalent à celui de l'acier. Cependant, les fibres de carbone seules sont difficiles à remplir leur rôle, car elles sont difficiles à associer après tissage pour former un tissu en fibre de carbone. Sous faible charge, certaines fibres de carbone soumises à des contraintes plus élevées atteignent d'abord leur résistance à la traction, puis perdent leur capacité de charge, et ainsi de suite, jusqu'à la rupture totale. Les résines d'adaptation jouent un rôle essentiel dans le renforcement des plaques de fibre de carbone, notamment la résine sous-jacente, la résine de nivellement et la résine de liaison. Les deux premières fonctions sont d'améliorer la qualité de liaison de la fibre de carbone, la seconde est de faire en sorte que la fibre de carbone et le béton forment un tout composite et travaillent ensemble pour améliorer la capacité portante en flexion et en cisaillement des éléments, pour atteindre l'objectif de renforcement des éléments.

3. conception du renforcement

3.1 Hypothèses de base

La capacité portante ultime des poutres en béton renforcé par des PRFC est différente de celle des poutres en béton ordinaire. Les hypothèses de base sont les suivantes : (1) l'effet du béton dans la zone de traction est négligé ; (2) le béton, les barres d'acier et les PRFC doivent respecter l'hypothèse de section plane après flexion ; (3) le PRFC présente une relation de déformation élastique linéaire. Les fondations de ce projet ne sont pas mises en service après achèvement ; l'influence de la force secondaire des fibres de carbone est donc négligée lors de la conception des armatures.

3.2 Conception des armatures en tissu de fibres de carbone

Conformément aux exigences relatives aux armatures en polymère renforcé de fibres de carbone (PRFC) pour la classification des composants du béton (classification du béton minimale : C15), le béton de la fondation est d'abord vérifié. Selon les plans de conception, la résistance de calcul du béton est de C30, testée par un appareil de rebondissement. La résistance réelle du béton est de C30, ce qui satisfait aux exigences de renforcement.

En raison du décalage de 215 mm de la position du trou réservé, il est nécessaire de repositionner le trou sur la poutre. Après reperçage, la compression locale de la poutre sera atténuée. La section transversale de la poutre renforcée est de 700 mm 6550.

Afin de renforcer l'ancrage du PRFC à la base de la poutre et d'augmenter sa résistance au cisaillement, quatre étriers en U de 100 mm de large sont collés de chaque côté de l'extrémité de la poutre.

4. Résumé

Le renforcement en fibre de carbone présente les avantages d'une résistance élevée, d'un bon effet et peut considérablement améliorer la résistance à la corrosion et la durabilité de la structure, un poids léger, une bonne flexibilité, une coupe facile, une large gamme d'applications, une construction pratique, une utilisation facile, etc.