Brevet FR2771765A1 — publié le 19990604

DISPOSITIFS DE CONTREVENTEMENT DE BATIMENTS EU MACONNERIES EPAISSES L'invention porte sur des dispositifs de renforcements d'immeubles anciens dont les murs sont en maçonnerie de pierres épaisses et qui ne disposent pas de structures particulières pour assurer la résistance aux charges horizontales importantes telle que vents violents ou tornades ou tremblements de terres. Pour ces derniers en particulier les catastrophes récentes ont provoqué une grande émotion dans l'opinion publique et poussé le Législateur à obliger les constructeurs dans les régions à risques sismiques non seulement à construire les bâtiments neufs en respectant des règles précises mais encore à rendre les bâtiments existants résistants aux charges sismiques dès lors qu'y sont entrepris des travaux de réhabilitation d'une certaine importance. Aucune règle particulière n'est imposée à ces derniers ouvrages qui pourtant. touchent à des types de constructions différentes de celles couramment édifiés de nos jours. Ainsi les constructeurs sont amenés soit à doubler les ouvrages existants d'une structure semblable à celle qui serait mise en oeuvre pour un bâtiment neuf soit & créer avec des chaînages verticaux et horizontaux traversant les murs de part en part des pans de maconnerie analogues à ceux utilisés dans le neuf. Mais cette méthode à le grand désavantage de créer des coupures toute hauteur dans les murs et de les déstabiliser et de nécessiter pour créer les chaînages horizontaux d'effectuer des reprises en sous-oeuvre à' chaque niveau ce qui est très onéreux et encore plus risqué que les coupures verticales. Il fallait donc imaginer une solution qui utilise les qualités des matériaux utilisés par nos anciens, soit la bonne tenue à la compression des maçonneries de pierres, en évitant de les affaiblir et qui ne crée pas non plus de points durs par l'usage d'éléments de trop grande raideur en béton armé par exemple dont on a pu constater sur des sinistres récents qu'ils pouvaient, au contraire du but recherché, accentuer les désordres. D'ou l'idée de créer entre deux niveaux des éléments du type des Croix de Saint André utilises en charpente métallique dans les établissements industriels et même à grande échelle dans le contreventement de certains immeubles de grande hauteur métalliques. Mais toute l'originalité de l'invention réside dans le fait que ces croix, en béton armé de fers à haute adhérance ou de profilés métalliques, sont de faible épaisseur donc de faible rigidité par rapport à la maçonnerie et à la structure dans son ensemble et ne provoquent pas de désorganisation de la maçonnerie mais que malgré cette faible inertie en s'associant à ladite maçonnerie ils peuvent reprendre aisément non seulement des efforts de traction en lieu et place de la maçonnerie qui n'a pas de qualité dans ce domaine mais également des efforts de compression en association avec la maçonnerie. Pour ce fairewl invention préconise l'emploi de deux croix, de cha côté é du mur, et au moins une liaison d'un côté à l'autre, en prio- rité celle qui relie les intersections des croix, des liaisons étant obligatoirement prévues au niveau des planchers lorsque ceúx-ci ne portent que d'un côté du mur. Ainsi la maçonnerie est enserrée dans au moins quatre cadres entre deux planchers ce qui fait qu'elle peut travailler convenablement à la compression associée aux croix, que les forces horizontales sollicitent le plan de la maçonnerie dans un sens ou dans le sens opposé. Et il faut noter que contrairement au contreventement par pans de maçonnerie enserrés dans des cadres qui travaillent à la flexion composée et qui d'un niveau à l'autre doivent se situer selon le le même applomb le dispositif selon l'invention consiste à transmettre d'un niveau à l'autre les forces horizontales par des éléments en biais sollicités les uns à la traction, les autres à la compression ce qui permet de décomposer les forces horizontales selon deux directions et de les transmettre sans mettre en oeuvre de contraintes de moments fléchissants, d'où la possibilité offerte d'un grand intérêt au niveau de l'architecture d'utiliser divers pans de maçonnerie d'un étage à l'autre. C'est ici qu'il faut bien faire la différence entre le pan de mamaçonnerie d'aggloméré de ciment ou de béton cellulaire dans lequel on sollicite à la seule compression des bielles obliques qui permettent de transmettre d'un niveau à l'autre les forces horizontales sous forme de moments flêchissants du fait qu'il n.' y a pas d'éléments obliques susceptibles de transmettre des efforts de traction et le pan de maçonnerie de pierre épais et armé de croix qui transmet des composantes de forces. Au plan de la résistance des matériaux il ne fait aucun doute que la solution selon l'invention est plus satisfaisante et qu'on serait tenté de rechercher une solution analogue peut-4tre pour les maçonneries de béton cellulaires en général assez épaisses et dans lesquelles on peut pratiquer aisément des saignées : cela est peut être à envisager et c'est la raison pour laquelle le domaine du brevet leur est étendu. Quatre figures donnent une illustration de la pratique actuelle et des dispositifs selon l'invention La figure l est une vue en perspective d'un portique de contreventement courament utilisé. La figure 2 est une vue en perspective d'un pan de contreventement armé selon l'invention. La figure 3 est une vue en perspective de la base d'un contrevent e- ment selon l'invention, La figure 4 est une vue en perspective de la liaison du dispositif selon l'invention avec un plancher qui ne repose que d'un côté de son mur d'appui. Sur la figure l on découvre les chaînages verticaux (1) et horizontaux (2) qui forment un portique de contreventement entre deux ouverture (3) dans la maçonnerie (4). Ce sont les bielles de maçonneries () qui permettent de transmettre au plancher (6) force horizontale (7) et moment flêchissant (8) transmis par le plancher supérieur (9) et provenant des niveaux su périeurs et du plancher (9) lui-même. Sur la figure 2 on note toute la différence des dispositifs selon l'invention. Un dispositif de reprise sur le plancher (10) dit plancher sollici té d'une force horizontale (l1) sollicitant un plancher (12) dit plancher contreventé, lesdits planchers portant de chaque côté de murs (13) épais de plus de vingt centimètres de maçonnerie de pierres est caractérisé en ce que - il est constitué de pans (14) de ladite maconnerie armés sur les deux faces de montants croisés (15) et (16) en béton de ciment armé de fers et/ou derprofilés d'acier d'épaisseur faible de l'ordre du cinquième de l'épaisseur de ladite maçonnerie de façon à ne pas la désorganiser par des saignées trop profondes lesdits montants (15) et (16) ont à leurs extrémités (l7) des liaisons rigides avec lesdits planchers (10) et (12) lesdits montants sont liés au travers de ladite maçonnerie par au moins un barreau de liaison (18) constitué du même matériau lesdits montants et barreau sont coulés en utilisant ladite ma çconnerie comme coffrage, celle-çi constituant ainsi un appui (19) dans le sens vertical pour ledit barreau et, par son intermédiaire, pour lesdits montants et en ce que pendant que les deux dits montants (15) reprennent la composante de traction (20) de ladite force horizontale (11), lesdits montants (16) malgré leur faible inertie transversale surtout dans le sens de l'épaisseur mais grâce à leur liaison deux à deux par ledit barreau et à la raideur de la tranche de maçonnerie (21) qu'ils enserrent, reprennent la composante de compression (22) de ladite force (11), et ce en alternance entre lesdits montants (15) et (16) lorsque les dites forces (ll) changent de sens. Il est à noter qu'ont été représentés en hachures horizontales les appuis (19) dans le sens vertical des barreaux (18), prévus au nombre de trois dans l'exemple, étant entendu que ces appuis sont en fait les surfaces de contact entre le béton des barreaux et la maçonnerie et que ces surfaces existent également à la verticale mais qu'elles ne constituent pas des, appuis du fait que la maçonnerie n'est pas butée en superstructure, la résistance de la maçonn'étant prise en compte ni à la traction ni au cisaillement, Sur la figure 3 qui représente la partie inférieure des dispositifs au niveau bas de ladite construction en l'absence dedit plancher sollicité On note que ledit plancher contreventé (10) peut au niveau le plus élevé être une toituret convenablement raidie dans ses divers plans pour former un diaphragme rigide analogue audit plancher. La figure 4 représente un dispositif selon l'invention dans lequel l'un au moins (31) desdits planchers contreventé (12) et sollicité (10) ne repose que d'un côté dudit mur (32) et qui se caractérise en ce que les extrémités des montants (33) au niveau dudit plancher (31) sont reliées entre elles et audit plancher sur son côté appuyé par des barreaux renforcés (34) reposant sur des appuis de maçonnerie horizontaux (35) mais étant sollicités à l'horizontale en porte à-faux par rapport au plan dudit plancher. Si l'on revient à la figure 3 on note qu'en l'absence en niveau bas de plancher sollicité et de liaison avec les fondations une variante du dispositif consiste dans le fait que lesdits barreaux renforcés (25) ne sont reliés que par une seule longrine (26) et sont également renforcés pour reprendre les efforts horizontaux de porte-à-faux dus au fait que ledit cadre de base (27) est ouvert, ladite seule longrine (26) étant également renforcée non seulement pour reprendre la totalité des efforts sollicitant le cadre mais aussi pour reprendre les moments de flexion engendrés par le porteà-faux desdits barreaux (25). Les niveaus successifs d'utilisation des dispositifs n'ont pas été représentés mais ils permettent à l'évidence deux cas de figure - d'une part lesdits pans de maçonnerie (14) sont à l'aplomb les uns des autres d'un niveau à l'autre et c sur toute la hauteur de ladite construction ce qui a le mérite d'assurer une excellente transmission des efforts mais d'autre part au moins deux desdits pans de maçonnerie (14) ne sont pas à l'aplomb l'un de l'autre d'un niveau à l'autre, ce qui est autorisé par le fait que les forces horizontales peuvent être reprises en n'importe quel point des planchers contreventés (12) et qui perme une grande souplesse architecturale par l'alternance de pans pleins et de maçonnerie munies d'ouvertures. Enfin une caractéristique qui ne ressort pas des figures mais qu'autorisent les dispositifs selon l'invention : on peut étendre le champ d'application de l'invention à des maçonneries relativement épaisses, de 25 å 45 cm d'épaisseur, que sont les maçonneries en béton cellulaires qui sont de plus en plus employées. Les figures 2 à 4 sont données à titre indicatif mais laissent entrevoir les grandes possibilités de développement de l'utilisation des dispositifs du fait de leur facilité de mise en oeuvre dans des contructions existantes comparativement aux portiques représentés sur la figure 1 dont l'emploi n'y est pas très adapté. Il est bien évident que la présente invention a été décrite à titre purement explicatif et nullement limitatif et que toute modification pourra y être apportée, notamment au niveau des équivalents techniques, sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Dispositif de reprise sur un plancher (10) d'une force horizontale (11) sollicitant un plancher (12), dit dispositif de contreventement, lesdits planchers portant de chaque côté de murs (13) épais de plus de vingt centimètres de maçonnerie de pierres caractérisé en ce que - il est constitué de pans (14) de ladite maconnerie armés sur les deux faces de montants croisés (15) et (16) en béton de ciment armé de fers et/ou de profilés d'acier d'épaisseur faible de l'ordre du cinquième de l'épaisseur de ladite maçonnerie de façon à ne pas la désorganiser par des saignées trop profondes - lesdits montants (15) et (16) ont à leurs extrémités (17) des liaisons rigides avec lesdits planchers (10) et (12) lesdits montants sont liés au travers de ladite maçonnerie par au moins un barreau de liaison (18) constitué du même matériau lesdits montants et barreau sont coulés en utilisant ladite maconnerie comme coffrage, celle-çi constituant ainsi un appui (19) dans le sens vertical pour ledit barreau et, par son intermédiaire, pour lesdits montants - et en ce que, pendant que les deux dits montants (15) reprennent la composante de traction (20) de ladite force horizontale (11), lesdits montants (16) malgré leur faible inertie transversale surtout dans le sens de l'épaisseur mais grâce à leur liaison deux à deux par ledit barreau et à la raideur de la tranche de maçonnerie (21) qu' ils enserrent, reprennent la composante de compression (22) de ladite force (11) et ce en alternance entre lesdits montants (15) et (16S lorsque les dites forces (11) changent de sens. 2. Dispositif de contreventement selon la revendication 1, en l'absence au niveau bas de ladite construction dedit plancher sollicité (10) et de liaison possible des extrémités basses des premiers montants (23) et (24) avec les fondations de ladite construction, caractérisé en ce que lesdites extrémités sont reliées deux à deux par deux barreaux renforcés (25) et deux longrines (26) formant un cadre de base (27) qui sollicite à l'horizontale et à la verticale la maçonnerie d'infrastructure (28) de ladite construction par des appuis verticaux (29) et horizontaux (30) 3. Dispositif de contreventement selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que ledit plancher contreventé (12) est en fait la toiture deladite construction laquelle toiture est convenablement raidie dans ses divers plans pour former un diaphragme rigide analogue audit plancher. 4. Dispositif de contreventement selon les revendications 1 à 3 dans lequel l'un au moins (31) desdits planchers contreventé (12) et sollicité (11) ne repose que d'un côté du mur (32) caractérisé en ce que les extrémités des montants (33) au niveau dudit plancher (31) sont reliées entre elles et audit plancher sur son côté appuyé par des barreaux renforcés (34) reposant sur des appuis de maçonnerie horizontaux (35) mais sollicités à l'horizontale en porte-à-faux par rapport au plan dudit plancher. 5. Dispositif de contreventement selon les revendications 1 à 3 en l'absence en niveau bas de plancher sollicité et de liaison avec les fondations caractérisé en ce que lesdits barreaux renforcés (25) ne sont reliés que par une seule dite longrine (26) et sont également renforcés pour reprendre les efforts horizontaux de porte-à-faux dus au fait que ledit cadre de base (27) soit ouvert, ladite seule longrine (26) étant également renforcée non seulement pour reprendre la totalité des efforts sollicitant le cadre mais aussi pour reprendre les moments de flexion engendrés par le porteà-faux desdits barreaux (25). 6. Dispositif de contreventement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que lesdits pans de maçonnerie (14) sont à l'aplomb les uns des autres d'un niveau à l'autre et ce sur toute la hauteur de ladite construction. 7. Dispositif de contreventement selon l'une quelconque des revendications 1 àr5 caraçtérisé en ce que au moins deux desdits pens de maçonnerie (14) ne sont pas à l'aplomb les uns des autres d'un niveau à l'autre. 8. Dispositif de contreventement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que lesdits pans de maçonnerie (14) sont constitués de béton cellulaire