Brevet FR2871089A1 — publié le 20051209

PROCEDE DE RENFORCEMENT ET/OU DE REPARATION D'UNE STRUCTURE A RENFORCER La présente invention concerne un procédé de renforcement et/ou de réparation d'une structure à renforcer notamment en bois. L'invention s'applique plus particulièrement dans le domaine de la charpente où il est parfois nécessaire de renforcer des structures en bois lo vieillissantes, ou récentes mais qui se révèlent mal dimensionnées, ou encore qui doivent subir des contraintes plus fortes que celles prévues à l'origine. Ainsi, l'invention s'applique lors de réparation et/ou de renforcement de structures en bois, par exemple des planchers en bois, des charpentes traditionnelles, industrielles, des bois en lamellé collé ou tout autre structure en bois. L'invention s'applique également aux structures neuves à construire pour lesquelles les charpentes conventionnelles en bois ne sont pas à même de supporter les charges prévues. En effet, des structures en bois affaiblies mécaniquement par le vieillissement ou par des surcharges nécessitent des réparations et/ou des renforcements. Ces structures peuvent également être affaiblies par la présence de facteurs biologiques, par exemple des insectes ou des champignons, qui, en présence d'humidité, entraînent des pourritures. II est nécessaire de renforcer ces structures puisqu'il n'est pas possible de les remplacer à moins de changer l'intégralité de la charpente, ce qui entraînerait des coûts très élevés, et ce qui est de plus parfois impossible. On connaît selon l'art antérieur, afin de renforcer des structures en bois, une technique par moisement consistant à fixer des pièces métalliques, par exemple des platines, ou des pièces en bois, par exemple des poutres massives ou du contreplaqué, sur les structures devant être renforcées. io Cette technique est cependant peu esthétique et présente des risques de fendage de la poutre renforcée lors de la fixation des pièces métalliques ou en bois. II est également connu de sceller des armatures en acier ou en fibres de 15 verre sur les structures à renforcer. Une première technique de brochage ou couturage consiste à sceller, par une technique d'injection par pression, des armatures en acier introduites perpendiculairement à la section de bois. Une seconde technique par engravement d'armatures consiste à sceller, par injection par pression de résine ou injection gravitaire de mortier de résine, des armatures en acier placées dans des saignées creusées dans la structure en bois à réparer et/ou à renforcer. Cependant, ces techniques nécessitent des armatures à encombrement élevé et difficilement entreposables. De plus, ces armatures sont relativement longues à fixer sur les structures 30 à renforcer du fait de leur caractère peu flexible. Ces techniques sont également difficilement utilisables dans des zones d'accès réduit et ne peuvent être utilisées sur n'importe quelle partie de la structure à renforcer. Les techniques selon l'art antérieur sont également peu adaptables à différents types de structures en bois en fonction de leur largeur, leur essence et du montage à réaliser. io De plus, certaines de ces techniques nécessitent l'injection de résine dans la structure dans des quantités non négligeables. La présente invention se propose de résoudre ces problèmes à l'aide d'un dispositif maniable, peu encombrant, modulable, facilement utilisable sur tout type de poutre, tout type de bois, ne nécessitant pas de grandes quantités d'injection de résine et pouvant être utilisé sur n'importe quelle partie de la structure devant être renforcée. L'invention concerne également un procédé de mise en oeuvre du dispositif. Selon un premier aspect, la présente invention concerne un procédé de renforcement et/ou de réparation d'une structure à renforcer, notamment en bois, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: Forage de trous dans ladite structure; Vissage de moyens de connexion dans lesdits trous; Formation d'évidements dans des moyens de renforcement et/ou de réparation; Mise en place desdits moyens de renforcement et/ou de réparation sur la structure à renforcer, et Injection de résine dans le (ou les) évidement(s). Afin de réaliser les orifices dans la structure à renforcer, l'étape de forage est réalisée à l'aide d'un foret alésoir. Avantageusement, les moyens de connexion se présentent sous la forme 5 d'une tête de connexion et d'un corps cylindrique, par exemple fileté. Afin de permettre la complémentarité des moyens de renforcement avec la structure à renforcer, les évidements sont au moins de forme complémentaire à la tête de connexion et ils présentent un volume intérieur supérieur au volume de la tête de connexion. De manière avantageuse, les évidements des moyens de renforcement sont espacés de manière complémentaire à l'espacement de la pluralité desdits moyens de connexion fixés sur la structure à renforcer. Selon un second aspect, l'invention concerne un procédé de renforcement et/ou de réparation d'une structure à renforcer en bois, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: Préparer des moyens de renforcement et/ou de réparation sous la forme d'au moins une plaque ou une bande de matériau à base de carbone, de dimensions en largeur (transversalement) et en longueur (longitudinalement) au plus égale à celles de la structure; et Mettre en place et fixer ladite bande sur ladite structure. On entend par bande ou plaque un volume de matériau dont une dimension (longitudinale) est largement supérieure aux deux autres dimensions (transersale), une dimension transversale étant elle-même plus grande que l'autre dimension transversale. On utilise ci-après le terme bande seul pour des raisons de commodité. De manière avantageuse, la dite bande est collée sur la structure à l'aide d'une colle époxydique ou polyuréthane ou tout autre type de colle adaptée au bois et/ou au carbone. La dite bande est soit disposée à plat sur la surface de la structure, soit engravée dans celle-ci. Plus précisément, dans le cas où la structure présente une forme io longiligne et une section quadrangulaire, la ou les bande(s) est/sont disposées suivant une direction parallèle et/ou oblique par rapport à l'une ou à l'autre des surfaces planes de la structure. A noter que les deux aspects du procédé de l'invention décrits ci-dessus 15 peuvent être mis en oeuvre sur une même structure. Afin de permettre une meilleure compréhension de l'invention, celle-ci est maintenant décrite à partir d'exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l'invention et à l'aide des illustrations ci-jointes où : La figure 1 représente une vue frontale dans un plan transversal du dispositif selon un premier aspect de l'invention avant fixation sur la structure à renforcer; La figure 2 représente une vue en coupe du dispositif de la figure 1 après fixation sur la structure à renforcer; La figure 3 représente une vue en coupe longitudinale d'une même poutre à renforcer associée à une poutre de renforcement fixée par une pluralité de moyens de connexion; La figure 4 représente une vue en coupe d'un second aspect du dispositif selon l'invention; La figure 5 représente une vue en coupe d'une variante dispositif de la figure 4 et Les figures 6 à 12 représentent une vue en coupe transversale d'une poutre munie des variantes de réalisation des bandes de renforcement. La présente invention porte sur des moyens de renforcement et/ou de lo réparation d'une structure en bois, sous la forme d'une poutre 1, à titre d'exemple et représentée en coupe transversale sur les figures, à l'exception de la figure 3 (vue de côté) . L'invention est applicable à des structures saines ou atteintes de 15 désordres, anciennes, massives, neuves, en lamellé collé et sur toute essence en bois. On décrit ci-après l'invention selon un premier aspect, en référence aux figures 1 à 3. Les moyens de renforcement et/ou de réparation de la poutre 1 incluent une poutre de renfort 2 et un moyen de connexion 3. Le moyen de connexion 3 est constitué d'un connecteur sous la forme d'une vis ou tire-fond 3, de type connu en soi et commercialement disponible et incluant un corps 4 de forme générale cylindrique, surmontée d'une tête 5, et présentant un filetage 6 de manière à permettre le vissage du connecteur 3 dans la poutre 1 à renforcer. La poutre de renfort 2 est de dimension appropriée pour assurer le renfort de la poutre 1. La figure 2 représente une vue en coupe de la poutre 1 sur laquelle est 5 fixée la poutre de renfort 2 par le connecteur 3 Le procédé de fixation dans la poutre 1 inclut les étapes suivantes: Détermination des emplacements des connecteurs 3, les règles de dimensionnement étant définies par la réalisation d'essais; pour cela, lo il est utilisé des méthodes de calcul de type connues en soi de la résistance des bois et des résines; Forage de trous borgnes dans la structure à renforcer 3, avantageusement réalisé à l'aide d'un foret alésoir de type connu en soi et commercialement disponible; Vissage des connecteurs 3 dans les trous; Formation d'évidements 7 dans la poutre de renfort 2, au minimum de forme complémentaire au corps 4 du connecteur; avantageusement, les évidements 7 présentent un volume intérieur supérieur au volume de la tête de connexion 4; les évidements 7 des moyens de renforcement 2 sont espacés de manière complémentaire à l'espacement de la pluralité des connecteurs 4 fixés sur la poutre 1 à renforcer. Mise en place des moyens de renforcement et/ou de réparation 2 sur la structure à renforcer 3, chaque tête de connexion 4 étant logée dans 25 un évidement 7 des moyens de renforcement 2. Injection de résine dans l'évidement 7; avantageusement, l'injection de résine est réalisée par injection par pression de liant; plus précisément, le liant utilisé est un liant époxydique ou polyuréthane, étant entendu que tout type de liant peut être utilisé pour lier les connecteurs 3 à la poutre 1 à renforcer par le remplissage du volume intérieur de l'évidement 7 non occupé par la tête de connexion 4. La figure 3 représente une vue en coupe d'une poutre 1 sur laquelle est 5 fixée une poutre de renfort 2 par une pluralité de connecteurs 3. Les connecteurs sont commercialement disponibles de longueur comprise entre 150 et 250 mm et de diamètre compris entre 20 et 26 mm. io Avantageusement, la tête de connexion 4 est de forme hexagonale pour permettre une meilleure prise du liant injecté dans l'évidement 7. Toutefois, toute forme possible de tête de connexion 4 est envisageable. II peut être vu à partir de la figure 3 que la poutre de renforcement 2 est disposée au-dessus de la structure à renforcer 1. Toutefois, il est bien entendu que la poutre de renforcement 2, et a fortiori les connecteurs 4, peuvent être disposés en dessous de la structure à renforcer 1. L'étape d'injection de liant peut en effet être réalisée de manière indépendante à l'orientation des moyens de renforcement et/ou de réparation et de la structure à renforcer 1, la gravité n'ayant pas d'effet sur la liaison de la structure à renforcer 1 avec la poutre de renforcement 2. On décrit ci-après un second aspect de l'invention, en référence aux 25 figures 4 à 12, selon lequel les moyens de renforcement sont constitués. Sur la figure 4, la poutre à renforcer 1 est représentée sous la forme d'un T majuscule. Par ailleurs, des éléments de renforcement 8, sous la forme de plaques sont disposées sur les moyens de connexion permettant de renforcer la rigidité de la structure interne des moyens de connexion 1. Avantageusement, les éléments de renforcement 8 sont réalisés en carbone et sont collés à l'aide d'une colle à carbone de type connue en soi sur les moyens de connexion 1. A titre d'exemple, il est représente sur la figure 4 des éléments de io renforcement 8 sur l'extrémité supérieure 4a de la tête de connexion 4 et sur l'extrémité inférieure 5a du corps cylindrique 5. Selon les figures 5 à 8, en variante, les bandes de renfort 8 sont engravées dans une rainure réalisée dans la poutre 1. Ensuite, on injecte un liant époxydique de type connu en soi dans la rainure incluant la plaque correspondante. A noter que le plan de chaque bande est parallèle soit à un grand côté, soir à un petit côté, du rectangle vu en coupe transversale de la poutre 1; les bandes de renfort 8 peuvent être aussi disposées avec leur plan oblique par rapport auxdits côtés. Il peut être aussi prévu des engravements aussi bien verticaux qu'horizontaux, en fonction du besoin de renforcement pour la structure à 25 renforcer 1. Sur la figure 9, la poutre 1 est associée à des plaques de renfort 8, pour certaines engravées (latérales 891, et 892, et dans le corps de la poutre en partie inférieure 893). Les plaques latérales (894, 895) et inférieure 896 sont des habillages bois améliorant l'esthétique. i0 La poutre 1 de la figure 10 comporte quatre plaques 801; 802, 803 et 804 engravées sur ses chants verticaux, deux plaques 801 et 802 en partie haute et deux autres 803 et 804 en partie basse. . Selon un troisième aspect de l'invention, on a représenté sur les figures 11 et 12, deux autres formes de réalisation des moyens de renforcement. Ces derniers sont constitués d'une poutre de renfort, respectivement en lo forme de T ou de I, vues en coupe transversale, associée à des plaques ou bandes de carbone 8, collées à l'aide d'une colle adaptée et connue en soi. Sur la figure 11, la poutre de renfort 10 en forme de T est constituée d'une poutre quadrangulaire de base (verticale) 11 et d'une poutre supérieure 12; des bandes de renfort 810 et 811 sont collées sur les faces respectivement supérieure de la poutre supérieure 12 et sur le chant inférieur de la poutre de base 11; deux bandes de renfort 812 et 813 sont collées sur les chants latéraux de la poutre de base 11. Sur la figure 12, a poutre de renfort 13 en forme de I comprend une poutre centrale 14 et deux poutres respectivement supérieure 15 et inférieure 16. Sur les poutres 14, 15 et 16 sont collées des bandes de renfort 820, 821, 822 et 823. Les poutres de renfort de l'invention selon les figures 11 et 12 peuvent, en variante, être réalisées (vues en coupe transversale) sous la forme d'un C, H, J L, S, U, V, W, X Y et Z, par exemple. La figure 13 représente une poutre à renforcer 17 associée à la poutre de renforcement 10 de la figure 11. Dans la poutre à renforcer 17 a été creusée une rainure 18 apte à recevoir la partie inférieure 11A de la poutre de base 11 de la poutre de renforcement. Le volume de la rainure 18 laisse un espace qui est ensuite rempli de résine 19 du type phénolique ou autre. II a été envisagé tout au long de la description l'utilisation d'une colle époxydique pour coller les éléments de renforcement 8. Toutefois, tout lo type de colle à bois et/ou à carbone peut être envisagé. REVENDICATIONS 1. Procédé de renforcement et/ou de réparation d'une structure à renforcer, notamment en bois, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: Forage de trous dans ladite structure; Vissage de moyens de connexion dans lesdits trous; Formation d'évidements dans des moyens de renforcement et/ou de réparation; Mise en place desdits moyens de renforcement et/ou de réparation sur la structure à renforcer, et Injection de résine dans le (ou les) évidement(s). 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de connexion sont constitués d'au moins un connecteur sous la forme d'une vis avec une tête et un corps cylindrique fileté, et en ce que les évidements sont au moins de forme complémentaire à ladite tête et ils présentent un volume intérieur supérieur au volume de ladite tête. 3. Procédé de renforcement et/ou de réparation d'une structure à renforcer en bois, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: Préparer des moyens renforcement et/ou de réparation sous la forme d'au moins un élément plan, sous forme de plaque ou de bande, en un matériau à base de carbone, de dimensions en largeur (transversalement) et en longueur (longitudinalement) au plus égale à celles de la structure; et Mettre en place et fixer ladite bande sur ladite structure. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la dite bande ou plaque est soit collée à plat sur la surface de la structure, soit engravée. 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la bande ou plaque défint un volume de matériau dont une dimension (longitudinale) est largement supérieure aux deux autres dimensions (transversale), l'une des dimensions transversales étant elle-même plus grande que l'autre dimension transversale. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que, dans le cas où la structure présente une forme longiligne et une section transversale quadrangulaire, la ou les bande(s) est/sont engravées dans des rainures, disposées suivant une direction parallèle et/ou oblique par rapport au plan des faces planes de la structure à renforcer. 7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les plaques ou bandes de renforcement sont réalisées partiellement ou totalement à base de carbone. 8. Dispositif de renforcement et/ou de réparation d'une structure à renforcer en bois, caractérisé en ce qu'il comprend: des connecteurs aptes à être fixés, par exemple par vissage, dans des trous formés dans ladite structure; des moyens de renforcement et/ou de réparation pourvus 30 d'évidements aptes à recevoir la partie émergente desdits moyens de connexion en place, le reste du volume laissé libre par les connecteurs étant ensuite rempli de résine. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens 5 de renforcement sont constitués d'une poutre présentant une dimension proche de celle de ladite structure. 10. Dispositif de renforcement et/ou de réparation d'une structure à renforcer en bois, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens renforcement et/ou de réparation sous la forme d'au moins un élément plan, sous forme de plaque ou de bande, en un matériau à base de carbone, de dimensions en largeur (transversalement) et en longueur (longitudinalement) au plus égale à celles de la structure, lesdits moyens étant aptes à être fixés, soit à plat, soit par engravage, sur ladite structure.