Une rupture due au flambement global classique du poteau à deux extrémités est subie par l'éprouvette de contrôle non renforcée, (une). Par rapport à la forme des éprouvettes témoins, la forme déformée de tous les spécimens renforcés en CFRP est assez différente, et il permet une augmentation efficace de la charge de compression maximale. Crédit :Université de technologie de Toyohashi.
Chercheurs du Laboratoire de Génie des Structures, Département d'architecture et de génie civil, L'Université de technologie de Toyohashi a développé un nouveau concept pour renforcer l'acier dans les structures de construction critiques en utilisant des stratifiés de plastique renforcé de fibres de carbone (CFRP) sans liaison pour améliorer les performances de flambement des éléments en acier de construction. Cette méthode ne nécessite pas de traitement de surface de l'acier avant l'application du CFRP car le CFRP n'est pas collé sur la surface, qui contribue à la résistance structurelle grâce à sa rigidité en flexion. Les résultats de la recherche ont été publiés dans Matériaux de construction et de construction début 2020.
Suite à son succès en matière de renforcement du béton dans le domaine du génie civil, Le CFRP a maintenant été développé comme moyen de renforcer les éléments en acier au lieu d'utiliser des plaques d'acier conventionnelles. Le CFRP est préféré car il offre plusieurs avantages tels que la légèreté, rapport résistance/poids élevé, et d'excellentes résistances à la fatigue et à la corrosion. À ce jour, cependant, la recherche et le développement sur le renforcement de l'acier à l'aide de CFRP se sont principalement concentrés sur les techniques de collage impliquant la fixation de CFRP sur des surfaces en acier à l'aide d'un adhésif. Le renforcement lié présente des inconvénients car des traitements de surface complexes et longs sont nécessaires avant l'installation du CFRP. De plus, la performance de résistance de liaison entre l'acier et le CFRP, qui est l'aspect clé de cette technique de renforcement, peut également diminuer de manière significative en raison de l'exposition environnementale tout au long de la durée de vie. Le remplacement de cette approche par une autre nouvelle technique de CFRP collé n'est pas particulièrement une solution appropriée car il est peu probable qu'elle soit rentable.
L'équipe de recherche a développé sa méthode de renforcement de l'acier à l'aide de CFRP, pour laquelle ils ne l'ont pas collé à la surface de l'acier. Il a été démontré que cette méthode retarde le flambement et augmente la capacité de compression des barres d'acier, où le gain de capacité est affecté par le nombre de couches de fibre de carbone utilisées.
"Comme alternative à la méthode de renforcement de l'acier utilisant du CFRP qui est lié à la surface de l'acier, nous avons développé cette méthode CFRP non liée, " a expliqué l'auteur principal, Fengky Satria Yoresta. « Les avantages majeurs de cette méthode sont qu'elle est plus simple et moins longue à mettre en œuvre, surtout lorsqu'il est appliqué aux éléments existants des structures du bâtiment. Plus besoin de traitements de surface en acier gênants, comme le sablage, grenaillage, ou meulage à la main, et cela conduit à des économies de coûts significatives, " il a dit.
Professeur agrégé Yukihiro Matsumoto, le chef de l'équipe de recherche, ajoutée, "Presque toutes les études précédentes ont utilisé des joints collés pour renforcer les éléments en acier avec du CFRP. Cette méthode est assez complexe car des traitements de surface de l'acier appropriés sont nécessaires avant l'application du CFRP pour obtenir une liaison acceptable entre le CFRP et la surface en acier. La surface les conditions de traitement affectent également les forces de liaison."
"De plus, nous ne pouvons pas estimer parfaitement les effets de l'exposition environnementale pendant la durée de vie sur les performances de liaison entre le CFRP et l'acier. En tant que tel, nous avons cherché à améliorer les méthodes conventionnelles en développant notre propre méthode de renforcement sans liaison."
"La méthode de renforcement sans adhérence est utile, facile à appliquer, et gérable, " dit-il. " Cependant, notre méthode ne transfère pas le stress en douceur, il fallait donc établir un modèle mécanique approprié. Par conséquent, nous avons effectué des simulations mécaniques et des expériences pour le démontrer, " il ajouta.
Les résultats de leurs travaux font croire aux membres de l'équipe de recherche que la méthode CFRP sans liaison peut être appliquée non seulement en génie civil, mais aussi à d'autres domaines comme ceux de l'aéronautique, automobile, et les industries maritimes. Cette nouvelle méthode prometteuse devrait être adoptée pour produire rapidement des produits de haute qualité.
