Visant à améliorer la technologie de connexion commune

Nouvelle méthode de conception pour les bâtiments en polymère renforcé de fibres

Université de technologie de Toyohashi (TUT)

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Aperçu

L'équipe de recherche (dirigée par le professeur Yukihiro Matsumoto) formée par le Département d'architecture et de génie civil de l'Institut de recherche interdisciplinaire inspiré de l'Université de technologie et d'électronique de Toyohashi (EIIRIS) a proposé et démontré une méthode pour améliorer le comportement dynamique des assemblages boulonnés en utilisant la fibre de verre. Matériaux polymères renforcés (GFRP). Étant donné que les matériaux GFRP pultrudés utilisés dans les applications de construction ont des directions de fibres renforcées alignées le long de l'axe de l'élément, les connexions boulonnées sont fragiles et désavantagées en termes de conception. L'équipe de recherche a démontré qu'une augmentation notable de la résistance portante peut être obtenue en collant une fine plaque GFRP, qui utilise un matériau de base multiaxial moulé par moulage par transfert de résine sous vide qui permet un moulage de haute qualité, sur la connexion boulonnée. L’équipe de recherche a également démontré que cette méthode pouvait améliorer le comportement à la rupture fragile des connexions articulaires. Les résultats de cette étude permettront de concevoir des structures de bâtiments plus sûres, plus sécurisées et plus légères, avec une durée de vie plus longue.

Détails

En raison de son poids léger et de sa haute résistance, les applications du polymère renforcé de fibres (FRP) augmentent, comme son utilisation dans la réparation et le renforcement de bâtiments existants, de ponts piétonniers et de vannes et on s'attend à ce qu'ils soient utilisés dans les réparations d'urgence de structures et la structure des bâtiments du futur. La méthode de pultrusion, l'une des méthodes de production d'éléments FRP, peut produire des éléments longs avec une productivité ultra-élevée. Il s'agit d'une méthode de moulage couramment utilisée pour les éléments architecturaux en FRP. Cependant, étant donné que la méthode de pultrusion place généralement de nombreuses fibres renforcées, qui assurent la résistance et la rigidité des matériaux FRP, dans la direction de la pultrusion (le long de l'axe longitudinal de l'élément), il est connu qu'elle présente des dommages locaux et des fractures fragiles autour des trous de boulons. lorsque les connexions sont réalisées à l'aide de boulons, etc. Il convient donc de faire attention à ce comportement à la rupture.

Par conséquent, l'équipe de recherche a mené des recherches pour minimiser l'augmentation du poids et des coûts de production et pour améliorer le comportement dynamique des assemblages boulonnés en utilisant le moulage par transfert de résine sous vide, utilisé pour fabriquer des pièces de navires et des pales d'éoliennes en FRP, et en collant une plaque GFRP de plusieurs millimètres d'épaisseur et comportant plusieurs directions de fibres.

En renforçant les zones nécessaires avec uniquement la quantité nécessaire de GFRP, ils ont démontré dans leurs expériences que la force de connexion du polymère renforcé de fibres peut être augmentée de manière significative sans perdre la productivité ou les propriétés de légèreté du FRP. En outre, sur la base des résultats expérimentaux et des formules de conception existantes, l'équipe de recherche a également proposé une formule de conception pour l'utilisation de la méthode de renforcement des connexions proposée et a fourni avec succès des données pouvant être appliquées dans la conception.

Contexte du développement

Le chef de l'équipe de recherche, le professeur Yukihiro Matsumoto, a déclaré : "Comme son nom l'indique, le polymère renforcé de fibres est un matériau qui nécessite une bonne utilisation des fibres. Nous sommes parvenus à cette idée en observant les comportements de rupture des connexions au cours d'expériences précédentes et en collectant des informations sur diverses méthodes de moulage de FRP. Bien que ce soit simple, qu'est-ce que nous avions seulement besoin de coller une fine plaque sur la connexion. Je suis surpris que de bons effets aient été observés en considérant soigneusement la direction des fibres. Je pense que les résultats utiles et généraux ont été obtenus grâce à l'enthousiasme des doctorants. dans la détermination des variables expérimentales et l'élaboration d'un plan d'expérimentation.