L’équipe de recherche (dirigée par le professeur Yukihiro Matsumoto) formée par le Département d’architecture et de génie civil de l’Université de technologie de Toyohashi et l’Institut de recherche interdisciplinaire inspiré de l’électronique (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).
Comme les matériaux pultrudés GFRP utilisés dans les applications de construction ont des directions de fibres renforcées alignées le long de l’axe de l’axe de l’élément, les assemblages boulonnés sont fragiles et désavantagés dans la conception. L’équipe de recherche a démontré qu’une augmentation notable de la force portante peut être réalisée en collant une fine plaque de GFRP, qui utilise un matériau de base multiaxial moulé par moulage par transfert de résine assisté par vide qui permet un moulage de haute qualité, à 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 bâtiment plus sûres, plus sécurisées et plus légères avec une durée de vie plus longue.
En raison de sa légèreté et de sa haute résistance, les applications du polymère renforcé de fibres (FRP) sont en augmentation, telles que son utilisation dans la réparation et le renforcement des bâtiments existants, des ponts piétonniers et des vannes et on s’attend à ce qu’ils soient utilisés dans les réparations d’urgence de structures et la structure des bâtiments à l’avenir. La méthode de pultrusion, l’une des méthodes de production d’éléments en 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 de montrer des dommages locaux et des ruptures fragiles autour des trous de boulons. lorsque les connexions sont réalisées à l’aide de boulons, etc. Par conséquent, des précautions doivent être prises concernant ce comportement de rupture.
Par conséquent, l’équipe de recherche a effectué 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 assisté par le vide, qui est utilisé pour fabriquer des pièces de navires et des pales d’éoliennes en FRP, et en collant une plaque de GFRP de plusieurs millimètres d’épaisseur et à plusieurs directions de fibres.
En renforçant les zones nécessaires avec seulement 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 légères 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 lorsque la méthode de renforcement de connexion proposée est utilisée et a fourni avec succès des données pouvant être appliquées à la conception.
Le chef de l’équipe de recherche, le professeur Yukihiro Matsumoto, explique que « comme son nom l’indique, le polymère renforcé de fibres est un matériau qui nécessite la bonne utilisation des fibres. Nous sommes arrivés à cette idée en observant les comportements de rupture des connexions à travers des expériences précédentes et en collectant des informations sur diverses méthodes de moulage FRP. Bien que ce soit simple, nous n’avions besoin que du collage d’une plaque mince sur la connexion. Je suis surpris que de bons effets aient été observés en examinant attentivement la direction des fibres. Je pense que des résultats utiles et polyvalents ont été obtenus en raison de l’enthousiasme des doctorants dans la détermination des variables expérimentales et l’élaboration d’un plan d’expérience. »
À l’avenir, l’équipe de recherche démontrera l’efficacité de leur méthode de connexion proposée par des expériences de connexion supposant des structures de construction ainsi que des expériences et des analyses de spécimens à grande échelle et favorisera le développement de ces connexions renforcées, visant leur application comme méthode de renforcement pour structures en PRF existantes.
La recherche a été publiée dans Composites polymères et Polymères.
Phan Viet Nhut et al, Résistance de la connexion des roulements à broches des profilés en polymère renforcé de fibre de verre pultrudés à boulon unique renforcés par une feuille de fibre de verre, Composites polymères (2022). DOI : 10.1002/pc.26774
Quang Tran et al, Multi-Bolted Connection for Pultruded Glass Fiber Reinforced Polymer’s Structure: A Study on Strengthening by Multiaxial Glass Fiber Sheets, Polymères (2022). DOI : 10.3390/polym14081561