Brevet FR2378922A1 — publié le 19780825

La présente invention concerne un procédé pour réparer et/ou pour renforcer un ouvrage dont la structure est en béton armé. Cette réparation et/ou ce renforcement peut être rendu nécessaire par exemple parce que l'ouvrage a été mal calculé et que les armatures sont de dimensions insuffisantes ou mal réparties ou bien parce qu'il a été mal réalisé et que les armatures ne sont pas convenablement disposées ou que le béton est de mauvaise qualité ou parce que le béton étant poreux ou fissurés il a laissé passer suffisamment d'eau pour entraîner une corrosion des armatures et donc un affaiblissement de la résistance, ou encore parce que les contraintes auxquelles l'ouvrage doit résister sont plus importantes que celles prévues à l'origine parce que l'on a changé sa destination ou son exploitation ou toutes autres raisons. Pour procéder à ces réparations et/ou ces renforcements on procède jusqu'ici de différentes façons Pour les réparations qui concernent des épaufrures, éclatements, nids de cailloux, etc..., on emploie des mortiers dont le liant peut être du ciment ou une résine epoxydique, polyester, polyuréthane ou autre. Lorsqu'on emploie du ciment, on ajoute au mortier soit un additif tel qu'acétate ou propionate de polyvinyle ou autre afin de favoriser l'adhérence du mortier même en couche mince Ces réparations ne correspondent pas à des renforcements avec apport d'armature et n'intéressent que des parties superficielles de l'ouvrage. Pour les reparations concernant certains planchers, notamment on augmente leur résistance en augmentant l'épaisseur de la dalle et notamment de la chape de compression et pour assurer l'adhérence de cette chape on applique une colle telle que résine epoxydique ou polyuréthane ou autre. On procède également dans certains cas à la mise en place d'un treillis soudé ou d'un grillage fixé mécaniquement dans l'ancien béton ce qui améliore l'adhérence de la nouvelle chape. Pour les réparations destinées à renforcer les structures d'un ouvrage, on projete du béton selon l'une des méthodes couramment appelées ciment gun et qui peuvent employer des mélanges hydratés lors de la projection ou avant celle-ci On peut pour améliorer l'adhérence de ce béton projeté appliquer au préalable une colle à base de résine epoxydique polyuréthane ou autre. Ces travaux ne correspondent pas à un véritable renforcement en ce sens qu'ils n'apportent pas à l'ouvrage des armatures supplèmentaires pour reprendre les efforts et contraintes auxquels il est ou sera soumis. On peut également mettre en place contre l'ancienne structure un nouveau béton armé qui est exécuté conformément aux règles de l'art notamment en ce qui concerne les taux d'adhérence de l'acier et du béton et l'enrobage minimum des barres. C'est la nouvel le structure qui dans ce cas est chargée de reprendre les efforts. Cette méthode est efficace mais conteuse et dans certains cas comme celte de silos cylindriques par exemple elle ne peut être emplo yée parce qu'elle alourdit la structure ce qui peut ne pas être compatible avec la résistance des fondations et elle diminue la capacité de stockage des cellules. Enfin, bien que cette technique soit limitée, on peut renfor cer des ouvrages en béton en collant des tôles avec une résine epo xydique. Cerprocédé est efficace mais l'épaisseur du collage doit être réduite à moins de deux millimètres ce qui implique une surface presque parfaitement plane Ceci limite pratiquement l'emploi du procédé à des surfaces droites et le rend très couteux à cause du prix de revient élevé de la préparation de surface et des moyens à mettre en oeuvre pour obtenir un collage efficace. De plus, les tôles doivent être protégée contre la corrosion et contre l'incendie. Cette protection doit être surveillée. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients.Elle permet de réparer et/ou renforcer un ouvrage en béton même si les surfaces de l'ouvrage sont courbes en tout ou parties sans nécessiter de préparations de surface très cofiteuses, sans surépaisseur ou poids important et en augmentant réellement la résistanee de la structure. Après avoir étudié l'ouvrage et déterminé les emplacements nécessitant une réparation et/ou un renforcement on calcule la nature et les dispositions des armatures nécessaires pour compenser les insuffisances de l'ouvrage. La surface sur laquelle la réparation et/ou le renforcement sont a appliquer est prépare de telle sorte que la laitance ou tout autre poussière ou produit empêchant l'adhérence tel que bitume graisse agent de démoulage, huile, etc... ait disparu. On peut employer les procédés de sablages varies, les meulages ou tout au tre procédé. On dispose ensuite sur la surface les armatures de renfort qui sont constituées par des aciers habituellement utilisés en béton armé. I1 est également possible d'utiliser de l'acier en pla que de dimensions variables. Ces armatures sont fixées et appliquées sur la surface de béton par des fixations mécaniques constituées soit par des chevil les auto-foreuses, soit par des tirants traversant la structure soit par des poinçons enfoncés dans le béton par tout moyen, soit par tout autre moyen capable de fixer mécaniquement l'armature et de l'appliquer sur la surface béton. Dans le calcul du renforcement on tient compte de ces fixations en les considérant comme des appuis fixes exerçant par rapport aux aciers rapportés un frottement qui dépend lui-même de la force de serrage. Lorsque toutes les armatures de renforcement sont en place et sont fixées mécaniquement il est possible de vérifier la distal ce qui existe entre l'armature rapportée en renfort et la surface du béton. Le cas échéant et par mise en place d'autres fixations ou modifications du profil de l'armature on peut modifier cette dis tance. On procède ensuite à l'application d'une colle epoxydique ou polyuréthane ou autre formulée. Cette colle devra permettre d'obte nir une adhérence au moins égale à l'adhérence admissible par les règles du CCBA 68, mais on emploiera avantageusement une colle dont les caractéristiques seront résistance å l'arrachement supérieure à 200 bars module d'élasticité supérieur à 40 000 Les caractéristiques de thixotropies sont à étudier selon les cas d'application. On procède enfin et avant que la colle n'ait fait sa prise, à la mise en place d'un béton ou microbéton avec ou sans addition d'adjuvants et de résines. On pourra ainsi ajouter soit des plastifiants, soit des compensateurs de retrait, soit des polyvinyles ou encore des résines epoxydiques en émulsion additionnées en convenable proportion avec des résines Mélamine formol et/ou Latex soit enfin avec tout adjuvant permettant d'améliorer les caractéristiques mécaniques ou physico-chimiques du béton d'enrobage et notamment d'augmenter sa résistance a la compression ou flexion traction et son étanchéité.Ce béton ou microbéton enrobe les armatures d'environ deux centimètres sans jamais être inférieur aux diamètres des armatures et dont la résistance mécanique est d'au moins 200 bars à la compression et plus favorablement de 300 bars ou plus à 90 jours. De cette façon grâce à l'ensemble des liaisons constituées par la fixation mécanique le collage, le béton ou microbéton collé, on obtient une liaison entre le renforcement et l'ancien béton qui permet de considérer les armatures rapportées comme faisant partie de l'ancienne structure car les efforts et les contraintes passent dans ces armatures grâce à l'ensemble des fixations mécanique travaillant au cisaillement des collages par l'intermédiaire du béton ou microbéton collé aux armatures et au béton. On a ainsi amelioré le moment résistant de la section considérée. Ainsi le renforcement constitue un chemisage mince reprenant les efforts et contraintes auxquels l'ouvrage sera soumis. I1 faut également souligner que ce microbéton présente une protection bien connue contre l'incendie. L'exemple cité ci-dessous est donné pour mettre en lumière les qualités du procédé. Cet exemple n'est pas limitatif et on ne saurait dans le but de restreindre la portée de l'invention tirer argument des particularités qui lui sont propres. Exemple : renforcement d'une poutre Soit une poutre de section rectangulaire, 0,25 x 0,54 m, armée à sa partie basse de 4 Ç 20 mm. Son moment résistant est de 8 000 Kgm. Supposons que, pour des raisons d'exploitation, cette poutre soit soumise à un moment fléchissant de 14 000 Egm. Nous disposons de deux solutions pour procéder au renforcement 10 - Par apport d'une plaquette de béton armé, collé en sa sous face, par exemple 0,08 x 0,25, avec pour armature 4 ss 20. Le nouveau moment résistant de la section modifiée est de 15500Kgm Nous vérifierons bien que. la contrainte de cisaillement au niveau du plan de collage n'est que de 17 KgXcm2 20 - Par apport d'armatures fixées, collées, puis enrobées d'un béton de ciment ou ciment additionné de résine appropriée. Soit : 4 20, rapportés, fixés suivant procédé décrit précédem- ment. Le nouveau moment résistant de la section est de 14300 KgM Ces éléments sont donnés à titre de démonstration ; il est bien évident qu'il est souhaitable de réduire les diamètres des barres rapportées pour accroStre la ductibilité du béton. Dans le cadre de cet exeple nous allons vérifier que l'effort de traction au niveau des barres rapportées est suffisant. Pour un nouveau moment fléchissant de 14000 Xgm, l'effort de traction maximal calculé est de : Ft = 35 000 Kg a - Collaboration des fixations mécaniques Par hypothèse, nous convenons de fixer chaque barre par 3 chevilles auto-foreuses de $ tonnes de capacité. Ces trois chevilles sont réparties par mètre linéaire de barre. Si nous considérons que les coefficients de frottement sont de 0,25 pour acier/acier et 0,40 pour acier/béton, les fixations mécaniques sont capables d'absorber Fm = 3 fixations mécaniques x 7 000 x 0,25 x 4 barres x 0,25 = 10 500 kg (Le coefficient de 0,5 tenant compte qu'une fixation de 7 tonnes ne transmet qu'une force normale de 3,5 tonnes à la barre fixée). b - Collage des aciers (4 8 20 = 16,74 cm2) La force minimale de collage pour équilibrer l'effort total de trac tion est Fc = Ft - Fn = 24 580 kg Par hypothèse, nous convenons que l'acier n'est colle que sur les 2/3 de sa circonférence. Le taux d'adhérence acier/béton est donc égal à 24 500 / 16,74 x 100 = 14,63 Kg/cm2 Taux admissible c - Collage des deux bétons La force de collage, soit Fc = 24 500 kg, doit être absorbée au niveau du plan de collage. Le taux d'adhérence béton/béton est donc égal à 24 500 / 17 x 100 = 14,41 kg/cm2. Ce taux est admissible, il est, par ailleurs, homogène au taux de collage acier/acier. Enfin, nous terminons nos vérifications en nous occupant de l'ef- fort tranchant. Afin de diminuer la contrainte de ciaailIement dans le béton, nous convenons de ramener cette contrainte de- 25 kg a 16 kg, en renfor çant la poutre à 1 'effort tranchant en logeant a chaque appui une barre inclinée de 8 20 mm. Ces barres seront enfoncées dans des trous de g 24 mm, inclinés et remplis de résine appropriée. Exemple 2 - Renforcement d'une paroi Considérons un voile vertical en béton armé, faisant office de voi le de soutènement. Pour des raisons de surcharge extérieure et de mauvaises hypothèses de calcul, ces voiles sont insuffisamment ferrailés. Les calculs démontrent qu'il y a lieu de renforcer, dans ces nouvelles hypothèses, le voile de 0,20 d'épaisseur par une armature tendue de 3,5 cm2/ml de longueur de voile. Nous convenons, en réparation, de renforcer les armatures par un treillis soudé de type "P", dont la section d'acier est de 3, cm2/ml (1 B 7 tous les 100 mm, 1 ss 6 tous les 300 mm). Nous vérifierons que, suivant les hypothèses précédentes, l'effort de traction réel, soit 7,5 tonnes, est largement pris en compte par le frottement dû à deux ancrages de 2 tonnes par ml et par cha que barre, et par l'adhérence acier/béton. Le coefficient de sécurité de 3 est assuré. Revendication 1 Procédé permettant de réparer et/ou renforcer un ouvrage dont la structure est en béton armé en disposant sur une surface préparée des armatures de renforcement que l'on fixe mécaniquement, que l'on colle à l'ancien béton et que l'on enrobe de béton ou microbéton caractérisé en ce que c'est l'ensemble armaturé fixation collage et enrobage qui constitue le chemisage mince de renforcement. Revendication 2 Procédé selon la revendication I caractérisé en ce que les armatures peuvent être des barres ou des tôles, ou tout autre profil dont la section est déterminée en fonction des sollicitations. Revendication 3 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les fixations mécaniques peuvent être des ancrages, des chevilles, des poinçons enfoncés ou traversant le béton, ou tout autre dispositif. Revendication 4 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le collage est une colle epoxydique ou polyuréthane dont la contrainte d'adhé rence admissible est conforme aux règles CCBA 68. Revendication 5 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le béton ou microbéton d'enrobage présente une résistance a" la traction confor me aux règlements en vigueur Revendication 6 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les fixations mécaniques sont prises en compte dans le calcul du renforcement. Revendication 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications caractérisé en ce qu'il présente une protection à l'incendie.