Brevet FR2700805A1 — publié le 19940729

PROCEDE DE RENFORCEMENT D'UNE POUTRE DETERIOREE, ET POUTRE AINSI OBTENUE La présente invention est relative à un procédé de renforcement d'une poutre détériorée, telle qu'une poutre en béton armé par exemple, et à la poutre ainsi obtenue. La construction de locaux à l'usage professionnel ou d'habitation à l'échelle industrielle met en jeu à l'heure actuelle la réalisation d'éléments identiques ou semblables, tels que des poutres, notamment des poutres à profil en Té inversé en béton armé supportant des hourdis, pour la fabrication des planchers et/ou plafonds de ces locaux, ainsi que représenté en figure 1. La mise en oeuvre à grande échelle de tels éléments nécessite, en cas de vieillissement et de détérioration correspondante de ceux-ci, la mise en oeuvre de procédés de restauration ou de renforcement permettant une intervention systématique parfaitement adaptée. En particulier, lorsque ces poutres sont en béton armé, elles présentent une semelle dans la partie inférieure de laquelle sont disposés des éléments de renforcement métallique, une nervure de renfort, permettant également le montage de hourdis, étant en outre prévue. L'expérience a montré que ces éléments ou poutres sont soumis, du fait même de la présence dans la base en béton d'éléments métalliques, à un phénomène tel que la partie inférieure de la semelle se détériore, en raison, notamment, de la corrosion des éléments de renforcement métalliques sous l'influence du phénomène connu sous le nom sels de Candlot. Différentes tentatives de réparation de ces éléments ont été effectuées, de manière ponctuelle. Ces travaux consistent pour l'essentiel à effectuer un remplacement pur et simple de ces derniers, les travaux de réparation étant cependant considérables en coûts. D'autres techniques relatives à des éléments de structure en bois relèvent d'opérations à caractère plus traditionnel. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients précités et de mettre en oeuvre un procédé applicable à l'échelle industrielle, sur des poutres détériorées, démontées ou non. Le procédé de renforcement d'une poutre détériorée, notamment en béton armé, et comprenant une semelle dans la partie inférieure de laquelle sont disposés des éléments de renforcement métalliques, la partie inférieure de la semelle étant détériorée, notamment en raison de la corrosion des éléments de renforcement, conforme à l'objet de la présente invention, consiste à enlever la partie détériorée de la semelle et des éléments de renforcement, pour dégager une embase saine de la poutre puis à remplacer, par application sur l'embase saine, la partie détériorée enlevée par un revêtement composite, formé par une résine comportant des éléments de renforcement inertes aux agents corrosifs. La poutre renforcée obtenue par la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention est remarquable en ce qu'elle comporte une embase et un revêtement de cette embase, ce revêtement étant un revêtement composite formé par une résine comportant des éléments de renforcement inertes aux agents corrosifs. Le procédé, objet de la présente invention, est applicable au domaine du bâtiment et des travaux publics. I1 sera mieux compris à la lecture de la description et à l'observation des dessins ci-après, dans lesquels outre la figure 1 relative à l'état initial, - la figure 2 représente un schéma illustratif de mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention, - la figure 3 représente une première variante de mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention tel que représenté en figure 2, - les figures 4a, 4b et 4c représentent une vue en coupe transversale d'une poutre renforcée obtenue grâce à la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention tel que représenté en figures 4a et 4b, - la figure 5a, aux points 1) et 2) de celle-ci, représente une variante avantageuse du procédé objet de la présente invention, dans le cas où un renforcement à coeur de la poutre est réalisé, - la figure 5b représente une vue en coupe selon un plan de coupe transversal Q d'une poutre obtenue par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention tel que représenté en figure 5a, - la figure 5c représente une vue en coupe selon un plan longitudinal de symétrie P d'une poutre obtenue par la mise en oeuvre du procédé tel que représenté au point 2) de la figure 5a, - les figures 6a), 6b), 6c), 6d) représentent une vue en coupe d'une poutre renforcée obtenue par la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention tel que représenté aux figures 5a point 1), point 2), et 4b respectivement. Une description plus détaillée du procédé, objet de la présente invention, sera maintenant donnée en liaison avec la figure 2 et les figures suivantes. Sur la figure 2 précitée, et dans l'ensemble des dessins accompagnant la présente description, on indique que les cotes et proportions des différents éléments n'ont pas été représentées à l'échelle, de façon à ne pas nuire à la compréhension de ces derniers. En outre, on indique que dans ltensemble des dessins les mêmes références désignent les mêmes éléments. Enfin, on indique que, dans l'ensemble des dessins, la ou les poutres soumises au procédé de renforcement conformément à l'objet de la présente invention, ont été représentées sous forme de poutres en Té, ainsi que mentionné précédemment dans la description, sans toutefois que cette représentation ne présente un caractère limitatif, toute poutre de section quelconque pouvant être soumise au procédé de renforcement conforme à l'objet de la présente invention. Ainsi qu'on l'observera sur la figure 2, le procédé de renforcement d'une poutre détériorée, telle qu'une poutre en béton armé comportant une semelle 2 dans la partie inférieure de laquelle sont disposés des éléments de renforcement métalliques 3, la partie inférieure de la semelle 2 étant détériorée notamment en raison de la corrosion des éléments de renforcement métalliques par les sels de Candlot est remarquable en ce qu'il consiste, ainsi que représenté à l'étape a) désignée sur la figure 2, à enlever la partie détériorée de la semelle 2 et des éléments de renforcement pour dégager une embase saine de la poutre. Sur la figure 2 l'embase saine est désignée par la référence 10. Par caractère sain de l'embase de la poutre on comprend bien sûr que ce caractère est éminemment relatif dans la mesure où dans le cadre de la mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention, seule l'embase présentant un caractère plus sain que la semelle détériorée est conservée. Ainsi qu'on l'a représenté en outre à l'étape b) désignée sur la figure 2, le procédé selon l'invention consiste ensuite à remplacer par application sur l'embase 2 saine, la partie détériorée étant enlevée, d'un revêtement composite, noté 4, formé par une résine comportant des éléments de renforcement 40, 41, 42 inertes aux agents corrosifs, à l'origine de détériorations. L'application du revêtement 4 est effectuée par l'intermédiaire d'un liant primaire d'accrochage 5. D'une manière générale on indique que la résine peut être formée par une résine époxyde par exemple, telle qu'une résine thermodurcissable. En ce qui concerne les éléments de renforcement inertes aux agents corrosifs, on indique également que ces derniers peuvent être constitués par de la fibre de verre, par des éléments en acier inoxydable ou en matériau composite. Les éléments peuvent être formés à partir de fibre de verre de faible diamètre, allant de quelques mm2 à quelques cm2, ces éléments pouvant être réunis au moyen d'une résine pour former des éléments de renforcement de section plus importante par exemple. Sur le point b) de la figure 2, on a représenté la section de la poutre renforcée obtenue par un plan transversal Q, un nombre de trois éléments de renforcement, notés 40, 41 et 42 étant représentés à titre purement illustratif. Afin d'appliquer le revêtement 4 sur l'embase 10, on indique que, d'une manière générale, il est possible de procéder en une première étape consistant à former un faisceau de fibres de verre, par exemple lorsque des fibres de verre sont utilisées, chaque fibre d'une longueur voisine de celle de la poutre ayant une section droite de valeur s déterminée, ce faisceau étant placé sur l'embase saine 10 de la poutre. L'ensemble du faisceau de fibres de verre est ensuite enrobé au moyen de la résine pour former le revêtement 4. On indique également que le faisceau de fibres de verre peut être réalisé par étalement de ce faisceau constitué par plusieurs éléments de renforcement 40, 41 et 42, tels que représentés au dessin, sur l'embase saine 10 de la poutre 1. Le nombre de fibres pour une section droite de revêtement appliqué est choisi de façon que la densité moyenne de surface des fibres de verre, dans la section droite, soit en raison directe de l'effort appliqué sur la poutre. Après durcissement de la résine constituant le revêtement 4, la poutre telle que représentée au point b) de la figure 2 est obtenue. Une description plus détaillée de la réalisation de l'étape b), représentée en figure 2 précédemment décrite, sera maintenant donnée en liaison avec la figure 3, l'étape b) étant en fait subdivisée en deux étapes successives bl) et b2) ainsi que représentées sur la figure précitée. Ainsi, le revêtement 4 est appliqué sur l'embase saine 10 par l'intermédiaire d'un liant primaire 5, lequel est appliqué sur l'embase saine 10 au point bl) de la figure 3, puis le revêtement 4 est lui-même appliqué sur le liant primaire 5 dans les conditions précédemment indiquées dans la description. A titre de liant primaire on indique que l'on peut utiliser par exemple les matériaux de type classique. D'une manière générale, on indique que l'enlèvement de la partie détériorée a pour effet de laisser une surface d'embase relativement rugueuse, ce qui permet bien entendu d'assurer un ancrage satisfaisant du revêtement 4 sur la surface de l'embase 10. Toutefois, afin d'améliorer l'ancrage du revêtement sur la surface précitée, le procédé objet de la présente invention, ainsi que représenté en figure 4a, peut consister à réaliser sur la surface de l'embase saine 10, cette surface étant représentée tournée vers le haut sur la figure 4a, préalablement à l'application du revêtement, au moins une rainure d'ancrage de ce revêtement. Les rainures d'ancrage portent la référence 100 sur la figure 4a. On indique que les rainures peuvent être formées dans au moins une direction oblique par rapport à la direction longitudinale de la poutre 1. Dans une variante de réalisation représentée en figure 4b, une rainure unique 100 peut être formée symétriquement par rapport au plan de symétrie longitudinale P de la poutre 1, c'est-à-dire sur la surface de l'embase 10. Cette rainure peut alors présenter une profondeur de quelques cm et une largeur, c'est-à-dire dimension dans une direction transversale à la dimension longitudinale de la poutre, de valeur comparable. Sur la figure 4c au point 1), on a représenté une vue en coupe selon un plan transversal Q de la figure 4a, et sur la figure 4c au point 2), une vue en coupe de la figure 4b, après que le revêtement ait été appliqué, la poutre renforcée étant ainsi formée. D'une manière générale on indique que le procédé, objet de la présente invention, tel que représenté aux figures 2 à 4c, peut être mis en oeuvre lorsque seule la semelle est effectivement détériorée, l'embase présentant un bon degré de conservation et ne nécessitant de ce fait aucune intervention en vue d'un renforcement de l'embase proprement dite ou de la poutre elle-même. Une variante de réalisation du procédé objet de la présente invention permettant d'assurer une remise en état de la poutre proprement dite et de l'embase sera maintenant donnée en liaison avec les figure 5a, 5b, 5c. Conformément au procédé objet de la présente invention, et dans le but d'effectuer une remise en état à coeur de la poutre, celui-ci peut alors consister en outre, préalablement au remplacement sur l'embase de la semelle ou partie détériorée par le revêtement 4, à effectuer une série de forages, notés 100 au point 1) de la figure 5a. D'une manière avantageuse, les forages 100 sont sensiblement alignés dans le plan de symétrie longitudinal de la poutre 1, plan noté P sur la figure 5a, de façon a réaliser un réseau de puits dans la poutre précitée. Ensuite, conformément à un aspect particulièrement avantageux du procédé selon l'invention, celui-ci consiste à effectuer dans le réseau de puits, formés par les forages 100, une injection ou application d'une résine ou d'un matériau de renforcement pour provoquer autour de chaque puits ou forage 100 du réseau une zone de diffusion zd de la résine précitée. Lorsque, ainsi que représenté de manière non limitative en figure 5a, au point 1), respectivement 2) de celle-ci, la poutre 1 comprend une nervure de renforcement 11 disposée sur l'embase 10, il est avantageux, ainsi que représenté au point 2 de la même figure 5a, d'effectuer les forages précités de façon alternée, les puits de forage 100, respectivement 110 étant formés par des trous borgnes ou non dont la face d'ouverture est située soit sur la face de l'embase 10, soit au contraire sur la face supérieure de la nervure de renfort 11. On indique que, bien entendu, les forages 100, respectivement 110, peuvent par exemple être équidistants et répartis selon un pas déterminé de façon que l'injection de la résine dans chaque forage 100, respectivement 110, provoque une zone de diffusion résultante ZD dans le matériau constitutif de l'embase 10, respectivement de la nervure de renforcement 11, les zones de diffusion zd, telles que représentées en figure 5b, après injection de la résine et par exemple application du revêtement 4, étant adjacentes ou sécantes, ceci afin de permettre de réaliser une âme de renforcement de la poutre reconstituée directement reliée au revêtement 4 précité. On indique que la résine ou le matériau de renforcement utilisé pour effectuer l'injection peut par exemple être la résine utilisée pour effectuer le revêtement ou une résine compatible avec celui-ci. Ce matériau de renforcement peut également être constitué par des résines ou produits chimiques d'imprégnation du béton ou de minéralisation du béton (réagissant avec les sels de calcium contenus dans le béton). Les produits d'imprégnation provoquent un effet mécanique de bouchage des pores du béton et les produits de minéralisation provoquent une réaction chimique avec les sels de calcium. En ce qui concerne les conditions opératoires de l'injection, on indique que pour un degré de porosité du matériau constitutif de 1'embase 10 et de la nervure de renforcement 11, la pression est choisie de façon à permettre une diffusion plus ou moins rapide de la résine dans la zone de diffusion zd correspondant à chaque forage 100, respectivement 110. On indique ici que l'âme de renforcement est alors constituée sensiblement sur toute la longueur de la poutre, la compacité de l'âme de renforcement étant déterminée en fait, d'une part, par le pas dans la direction longitudinale des forages 100, respectivement 110 constituant le réseau de puits et, d'autre part, par la densité de diffusion de la résine ou de matériau de renforcement injecté au voisinage de chaque forage considéré. Différentes variantes de réalisation de poutre renforcée obtenue par la mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention seront maintenant décrites en liaison avec les figures 6a, 6b, 6c, 6d. Sur la figure 6a on a représenté une vue en coupe selon le plan de symétrie longitudinale de la poutre obtenue par la mise en oeuvre du procédé tel que représenté au point 1) de la figure 5a. On indique bien entendu que, tant sur la figure 6a que sur les figures suivantes, la section de la poutre peut être quelconque, parallélépipédique ou en forme de Té, ainsi que précédemment décrit dans la description. On indique ainsi que chaque zone de diffusion élémentaire zd associée à chaque forage 100, est en recouvrement avec la zone de diffusion relative au forage voisin, les zones de diffusion étant adjacentes ou sécantes, pour constituer une zone de diffusion générale ZD, laquelle constitue l'âme centrale renforcée de la poutre. Sur la figure 6b au contraire, la vue représentée en coupe selon un plan de symétrie longitudinale de la poutre, correspond à une poutre obtenue par la mise en oeuvre du procédé tel que représenté au point 2 de la même figure 5a. En raison du caractère alterné des forages 100 et 110 constitués par les trous borgnes à partir de l'embase 10, respectivement de la nervure de renforcement l1 lorsque la poutre présente une section en Té, la zone de diffusion générale ZD constituant l'âme de renforcement de la poutre présente un caractère également alterné mais apparaît plus avantageux lorsque la partie supérieure de la poutre, en particulier la nervure de renforcement de celle-ci, doit également être renforcée. Enfin, sur la figure 6c on a représenté, également en coupe selon un plan de symétrie longitudinale de la poutre, un mode de réalisation correspondant à la mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention telle que représentée en figure 4b et 4c, dans le cas où une rainure unique est réalisée, cette rainure étant sensiblement symétrique par rapport au plan de symétrie longitudinal de la poutre. Bien entendu, on indique que dans le cas représenté à la figure 6c, la profondeur de la rainure peut être augmentée de façon à réaliser une rainure rectiligne sur une profondeur supérieure à l'épaisseur de l'embase saine, de façon à déborder dans la nervure de renforcement 11 lorsque celle-ci est présente. Dans un tel cas, ce mode opératoire permet de réaliser,après application du revêtement 4, d'une part une rainure d'ancrage de ce revêtement et d'autre part une âme centrale de renforcement de la nervure de renforcement 11 lorsque celle-ci existe ou de la poutre elle-même dans des conditions analogues au mode de réalisation de la figure 6a.On indique toutefois, que la constitution d'une âme centrale de renforcement par rainure unique présente par rapport au mode de réalisation de la figure 6a par exemple ou 6b, l'inconvénient de nécessiter la mise en oeuvre d'une opération plus coûteuse en temps de travail notamment, dans la mesure où la réalisation d'une rainure de dimension convenable tant en largeur qu'en profondeur, est beaucoup plus délicate que la réalisation d'une série de forages de dimension et de pas appropriés. Sur la figure 6d enfin, on a représenté un mode de réalisation correspondant à celui de la figure 4c et de la figure 4b dans lequel la rainure unique a été constituée, par exemple, sur une profondeur supérieure au 2/3 de l'épaisseur de l'embase 10 et de la nervure de renforcement 11, lorsque celle-ci est présente, ou de l'épaisseur totale de la poutre. En ce qui concerne les éléments de renforcement enfin, on indiquera que dans tous les cas, ceux-ci lorsqu'ils sont constitués en fibres de verre peuvent être réalisés par des fibres de verre, différentes sections pouvant être combinées pour former des éléments composites de section appropriée ainsi que précédemment décrits dans la description. REVENDICATIONS 1. Procédé de renforcement d'une poutre détériorée, notamment en béton armé, et comprenant une semelle (2) dans la partie inférieure de laquelle sont disposés des éléments de renforcement métalliques (3), la partie inférieure de la semelle étant détériorée notamment en raison de la corrosion des éléments de renforcement, caractérisé en ce qu'il consiste - à enlever la partie détériorée de la semelle et des éléments de renforcement, pour dégager une embase saine de ladite poutre, - à remplacer, par application sur ladite embase saine, la partie détériorée enlevée par un revêtement composite formé par une résine comportant des éléments de renforcement inertes aux agents corrosifs, à l'origine des détériorations. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit revêtement est formé par une résine, les éléments de renforcement étant formés par des éléments en fibre de verre, en acier ou en matériau composite, ledit revêtement étant appliqué sur ladite embase saine de la poutre par l'intermédiaire d'un liant primaire. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à réaliser, sur ladite embase saine, préalablement à l'application dudit revêtement, au moins une rainure d'ancrage dudit revêtement. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite au moins une rainure d'ancrage est formée dans au moins une direction oblique par rapport à la direction longitudinale de ladite poutre. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il consiste à former ladite rainure symétriquement par rapport au plan de symétrie longitudinale de ladite poutre. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, en vue d'effectuer une remise en état de ladite poutre, celui-ci consiste en outre - à effectuer une série de forages sensiblement alignés dans le plan de symétrie longitudinale de ladite poutre, de façon à réaliser un réseau de puits dans celleci, - à effectuer dans ledit réseau de puits une injection ou application d'une résine ou matériau de renforcement pour provoquer, autour de chaque puits dudit réseau une zone de diffusion de ladite résine ou matériau de renforcement, lesdites zones étant adjacentes ou sécantes, ce qui permet de réaliser une âme de renforcement de la poutre reconstituée directement reliée audit revêtement. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite poutre comportant une nervure de renfort, les puits de forage sont formés par des trous dont la face d'ouverture est située soit sur l'embase, soit sur la face supérieure de la nervure de renfort. 8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite poutre comportant une nervure de renforcement (11), celui-ci consiste à former ladite rainure de façon rectiligne et sur une profondeur supérieure à l'épaisseur de ladite embase saine, de façon à déborder dans ladite nervure de renforcement, ce qui permet de réaliser, après application dudit revêtement, d'une part, une rainure d'ancrage de ce revêtement et, d'autre part, une âme centrale de renforcement de ladite nervure de renforcement. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'application dudit revêtement consiste - à former un faisceau de fibres de verre, chaque fibre d'une longueur voisine de celle de la poutre ayant une section droite de valeur déterminée et à placer ledit faisceau sur l'embase saine de ladite poutre, - à enrober l'ensemble du faisceau de fibres de verre au moyen de ladite résine pour former ledit revêtement. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que celui-ci consiste à former le faisceau de fibre de verre par étalement dudit faisceau sur l'embase saine de ladite poutre, le nombre de fibres pour une section droite de revêtement appliqué étant choisi de façon que la densité moyenne de surface desdites fibres de verre, dans ladite section droite, soit en raison directe de l'effort appliqué à ladite poutre. 11. Poutre renforcée, notamment en béton, caractérisée en ce qu'elle comporte - une embase, et - un revêtement de ladite embase, ledit revêtement étant un revêtement composite formé par une résine comportant des éléments de renforcement inertes aux agents corrosifs. 12. Poutre selon la revendication 11, caractérisée en ce que celle-ci comporte en outre une série de forages sensiblement alignés dans le plan de symétrie longitudinale de la poutre, de façon à réaliser un réseau de puits dans celle-ci, et, autour de chaque puits du réseau, une zone de diffusion de résine ou du matériau de renforcement dans le béton formant ladite poutre, les puits de forages étant remplis de ladite résine et les zones de diffusion étant adjacentes ou sécantes de façon à former dans la poutre une âme de renforcement de la poutre reconstituée directement reliée audit revêtement. 13. Poutre selon la revendication 12, caractérisée en ce que celle-ci comportant une nervure de renforcement (11), lesdits puits de forage sont formés par des trous borgnes dont la face d'ouverture est située soit sur l'embase, soit sur la face supérieure de la nervure de renfort. 14. Poutre selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisée en ce que ladite embase comprend au moins une rainure d'ancrage dudit revêtement. 15. Poutre selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisée en ce que lesdits éléments de renforcement sont formés par de la fibre de verre, l'acier ou un matériau composite. 16. Poutre selon l'une des revendications 14 ou 15, caractérisée en ce que ladite rainure est rectiligne et formée symétriquement par rapport au plan de symétrie longitudinale de ladite poutre, et en ce qu'elle présente une profondeur supérieure à l'épaisseur de l'embase, de façon à déborder dans la nervure de renforcement, ledit revêtement remplissant ladite rainure réalisant d'une part, une rainure d'ancrage de ce dernier, et, d'autre part, une âme centrale de renforcement de ladite nervure de renforcement.