De nombreuses structures construites avant les codes sismiques modernes présentent les mêmes faiblesses : colonnes avec trop peu d'acier transversal, recouvrements d'armature courts, joints poutre-colonne faibles et murs incapables de résister au cisaillement dans le plan. Lors d'un séisme, ces détails cèdent de manière fragile. Le renforcement par fibre de carbone cible précisément ces problèmes, ajoutant de la résistance et — tout aussi important — de la ductilité, la capacité de se déformer sans s'effondrer.
Confinement des colonnes
L'utilisation sismique la plus courante du CFRP est le cerclage des colonnes. Une enveloppe en tissu appliquée avec les fibres orientées autour de la colonne met le béton en état de confinement. Le béton confiné peut supporter des déformations beaucoup plus élevées avant de s'écraser, ce qui augmente à la fois la capacité axiale et, plus crucialement, la capacité de la colonne à absorber l'énergie lors de cycles de charge répétés. Une fine enveloppe de carbone peut offrir un confinement comparable à une lourde veste en acier tout en n'ajoutant presque aucune dimension et aucun risque de corrosion.
Réparations des recouvrements et du cisaillement
Les colonnes plus anciennes ont souvent des recouvrements d'armature trop courts et situés dans la zone de rotule plastique. Une enveloppe circonférentielle serre le recouvrement et empêche les barres de glisser. Le même cerclage fournit un renforcement au cisaillement, empêchant les ruptures diagonales par cisaillement qui sont parmi les plus dangereuses lors d'un séisme car elles surviennent soudainement et avec peu d'avertissement.
Murs, poutres et joints
Au-delà des colonnes, le tissu en CFRP renforce les murs de cisaillement en maçonnerie non armée et en béton contre les efforts dans le plan et hors plan, renforce les poutres de couplage, et est utilisé dans des schémas détaillés autour des joints poutre-colonne. Parce que le matériau est mince et collé, il peut souvent être caché derrière des finitions et appliqué pendant que le bâtiment reste partiellement en service — un avantage majeur par rapport au chemisage ou à l'ajout de murs de cisaillement.
Considérations de conception
Le renforcement sismique est basé sur la performance et exigeant. Le renforcement doit être compatible avec la réponse de l'ensemble de la structure : ajouter de la résistance au mauvais endroit peut déplacer la défaillance vers un mécanisme plus fragile, donc l'objectif est généralement une augmentation équilibrée de la résistance et de la ductilité. L'ancrage du PRF est critique — les enveloppes et les feuilles doivent être détaillées pour ne pas se décoller à leurs extrémités sous des charges cycliques. Les connexions, les diaphragmes et les fondations doivent être vérifiés dans le cadre du système. Ce travail relève d'un ingénieur en structure qualifié suivant le code sismique applicable et les directives sur les PRF telles que l'ACI 440.2R.
Réalisé correctement, le confinement par fibre de carbone est l'un des moyens les plus efficaces et les moins perturbateurs pour amener une structure en béton plus ancienne aux normes sismiques modernes.