Brevet FR2875834A1 — publié le 20060331

La présente invention concerne un procédé pour renforcer une coque en béton armé, et plus particulièrement une telle coque généralement cylindrique, dont deux bords formés généralement le long de deux génératrices sont reliés au terrain sur lequel ladite coque est construite. On connaît des bâtiments dans lesquels la structure extérieure est constituée par une coque en béton armé. Cette coque peut être généralement cylindrique, c'est-à-dire qu'elle s'étend longitudinalement dans une même direction ou dans une direction variant relativement peu par rapport aux dimensions d'une section de cette coque, cette section variant elle-même peu dans la direction longitudinale. Les coques en béton armé de ce type sont généralement ancrées au terrain sur lesquelles elles sont construites le long de deux génératrices. Cet ancrage peut être soit un encastrement soit un ancrage dit à rotule . Dans tous les cas, tout déplacement de la génératrice d'appui, et notamment tout déplacement transversal, c'est-à-dire perpendiculaire à la direction longitudinale de la coque, est empêché. Toutefois, dans le cas d'un ancrage à rotule, la paroi de la coque peut pivoter par rapport à l'axe formé par la génératrice d'appui alors que dans le cas d'un ancrage à encastrement, ce pivotement est empêché. Il peut arriver que de telles coques en béton armé nécessitent un renforcement. Un premier cas où cela se produit est le cas où la coque a, dès sa conception, reçu une résistance insuffisante. L'autre cas est celui où une charge supplémentaire, non prévue lors de la conception, est exercée sur la coque. II est connu de renforcer des tunnels percés dans des terrains instables en disposant des cintres, par exemple métalliques ou en bois, sous la voûte de ces tunnels, ces cintres étant répartis le long du tunnel. Des cales sont ensuite disposées entre ces cintres et la voûte du tunnel. Du fait de l'instabilité du terrain environnant, celui-ci s'affaisse progressivement jusqu'à venir en appui sur les cales qui à leur tour mettent les cintres en charge. Ainsi, les cintres reprennent une partie des efforts exercés sur la voûte par le terrain environnant. Un tel procédé n'est toutefois pas applicable dans le cas d'une coque en béton armé du fait que, même si elle nécessite d'être renforcée, ses déplacements éventuels sont trop faibles pour venir mettre les cintres en charge. La présente invention vise à palier ces inconvénients. Plus particulièrement, l'invention a pour but de fournir un procédé permettant de renforcer efficacement une coque en béton armé, que ce renforcement soit nécessaire du fait d'une construction trop légère dès l'origine ou d'un surcroît de charge par rapport aux charges prévues à la conception. A cet effet, l'invention a tout d'abord pour objet un procédé pour renforcer une coque en béton armé généralement cylindrique, dont deux bords formés généralement le long de deux génératrices sont reliées au terrain sur lequel ladite coque est construite, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à : insérer sous ladite coque, répartis longitudinalement à certains intervalles le long de ladite coque, au moins un cintre de renforcement de forme extérieure sensiblement homothétique à la forme de la section transversale intérieure de ladite coque; - disposer, répartis circonférentiellement à certains intervalles le long dudit cintre, au moins une cale entre ledit cintre et ladite coque; ajuster l'épaisseur d'au moins une cale pour exercer localement entre le cintre et la coque un effort déterminé de manière que ledit cintre reprenne une partie de la charge supportée par ladite coque. On comprendra que, bien que les cintres et les cales soient dits répartis à certains intervalles (respectivement longitudinalement et circonférentiellement), les cas d'un seul cintre sur lequel sont disposées une ou plusieurs cales, ou d'une pluralité de cintres sur au moins l'un desquels sont disposées une ou plusieurs cales, sont envisagés ici. Par conséquent, les cales ont ici une épaisseur réglable, ce réglage permettant de les amener en contact à la fois avec la coque et avec un cintre, de sorte qu'en poursuivant la dilatation de la cale, on soutient la coque et on met le cintre en charge. La charge à exercer par la cale peut être déterminée par exemple par un calcul à la portée de l'homme de métier. On peut, tout en exerçant la charge, mesurer les déplacements respectifs de la coque et du cintre afin de ne pas dépasser des valeurs qui pourraient être préjudiciables à leur résistance. Les cales peuvent être notamment des vérins hydrauliques et plus particulièrement des vérins à capsule qui présentent l'avantage d'occuper un faible encombrement tout en étant capables d'exercer des efforts très importants. Dans le cas de tels vérins hydrauliques, la charge sera déterminée par le choix de la section utile du vérin et/ou de la pression 30 exercée en entrée du vérin. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, lesdites cales sont ajustées de manière que les cintres reprennent entre 10 et 80 % de la charge supportée par ladite coque, et notamment entre 40 % et 60 %. Egalement dans un mode de mise en oeuvre particulier de 5 l'invention, lesdits vérins sont mise en charge avec une consigne de force individuelle. Toutefois, dans un autre mode de réalisation, les vérins peuvent être mis en charge avec une consigne de force par zones, 10 notamment par zones d'un même cintre. Dans encore un autre mode de réalisation, lesdits vérins sont différents les uns des autres mais sont tous mis en charge par une même pression. Egalement dans un mode de réalisation particulier, les vérins sont disposés uniquement dans les zones de pieds de ladite coque. A l'inverse, les vérins peuvent être disposés uniquement dans la 20 zone de clé de ladite coque. Egalement dans un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, le procédé comprend une étape de solidarisation de la coque et desdits cintres après mise en charge desdits vérins. Cette solidarisation peut être obtenue de diverses manières. En premier lieu, si le cisaillement au niveau des contacts entre le cintre et les cales et entre les cales et la coque ne dépasse pas des valeurs tolérables, les seuls efforts de frottement peuvent assurer cette solidarisation. Dans le cas contraire, on peut effectuer cette solidarisation par l'intermédiaire de pièces spécialement prévues au cas par cas, ces pièces résistant au cisaillement. On peut également prévoir en variante des boulons précontraints ou même un collage. Généralement, les pieds desdits cintres seront liés au terrain par 5 une rotule c'est-à-dire par une liaison permettant une rotation au moins dans le plan du cintre. Dans le cas où s'exerce sur la coque en béton armé une charge ponctuelle, notamment une charge imprévue lors de la conception de la coque, on peut prévoir une cale disposée spécifiquement en vis à vis de ladite charge ponctuelle. La présente invention a également pour objet une coque en béton armé renforcée par le procédé tel que décrit ci-dessus. On décrira maintenant à titre d'exemples non limitatifs des modes de réalisation particuliers de l'invention en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'une coque en béton armé en cours de renforcement par un procédé selon l'invention; la figure 2 est une vue de dessus d'une telle coque; - les figures 3a et 3b schématisent deux types de coques auxquelles l'invention est susceptible de s'appliquer; les figures 4a et 4b illustrent deux types de chargements 30 applicables aux cintres les figures 5a et 5b représentent deux variantes de réalisation. On voit à la figure 1 une coque 1 en béton armé. Cette coque 1 a ici une forme de voûte, par exemple sensiblement parabolique, généralement cylindrique. On voit à la figure 2 que ce cylindre peut être imparfait, ses génératrices pouvant être légèrement courbes, et ses sections légèrement variables. L'homme de métier saura sans peine comment tenir compte de ces irrégularités lors de la mise en oeuvre de l'invention. La coque 1 est en contact avec le terrain 2 sur lequel elle est construite le long de deux génératrices 3. Ce contact constitue un ancrage pour la coque. L'ancrage le long des génératrices 3 peut être de deux types selon que la paroi du pied de la coque peut ou non pivoter autour de la génératrice 3. La figure 3a représente le cas d'un ancrage à encastrement. Dans ce cas, aucune rotation n'est possible autour de la génératrice 3. Par contre, la figure 3b illustre un ancrage à rotule, dans laquelle une telle rotation est possible. En revanche, la paroi du pied de la coque est dans tous les cas bloquée transversalement. On verra en effet ci-après que la mise en oeuvre du procédé selon l'invention conduit à exercer une pression vers l'extérieur sur le pied de la coque, de sorte que celui-ci doit être bloqué. Si l'on se réfère de nouveau aux figures 1 et 2, on voit que des cintres de renforcement 4 ont été placés sous la coque 1, en appui sur le terrain 2. En pratique, les pieds du cintre 4 sont souvent montés à rotule sur le sol. Ils peuvent aussi être reliés directement aux pieds de la coque 1, à proximité des génératrices 3. La forme extérieure des cintres 4 est homothétique de la forme de la forme de la section intérieure de la coque 1. Ainsi, la surface extérieure 5 des cintres 4 est généralement parallèle à la surface intérieure 6 de la coque 1. Des cales, constituées ici de vérins hydrauliques 7, sont disposées entre les surfaces extérieures 5 des cintres 4 et la surface intérieure 6 de la coque 1. Un léger jeu peut exister pour faciliter leur mise en place On peut en particulier utiliser pour les vérins 7 des vérins à capsule. Ces vérins sont composés de façon connue de deux plaques d'acier embouties et soudées le long de leurs bords, de manière à former une sorte de coussin gonflable. A cet effet, un orifice permet d'assurer leur mise en pression. On peut en variante utiliser des tuyaux souples. Les vérins 7 sont reliés à une pompe hydraulique 8 par des conduits 9. Par ailleurs, des capteurs de déplacement 10 sont reliés par des fils 11 à un dispositif 12 pour la mesure des déformations de la coque 1 lors de la mise en charge des vérins hydrauliques 7. Lorsque les vérins ont été installés, ils sont mis en pression par la pompe 8. Comme on l'a vu ci-dessus, cette mise en pression peut s'effectuer avec une consigne de force, soit individuelle par vérins, soit par zones, soit avec une pression unique mais avec des vérins différents. On observera d'ailleurs que, dans ce dernier cas, la surface extérieure 5 des cintres 4 peut ne pas être totalement parallèle à la surface intérieure 6 de la coque 1, les vérins pouvant ne pas avoir la même épaisseur. L'homothétie entre de la forme extérieure du cintre et la forme de la section transversale intérieure de la coque n'est alors qu'approximative. On voit aux figures 4a et 4b deux types de mise en charge 5 sensiblement opposés. Dans le cas de la figure 4a, un grand nombre de vérins 7 sont répartis à de faibles intervalles tout au long du cintre 4. Les pressions de mise en charge de ces vérins augmentent depuis les pieds de la coque 1 jusqu'à la clé de voûte. On obtient ainsi des efforts (symbolisés sur la figure par les lignes 13) variant de façon à peu près continus. Les cintres 4 peuvent ainsi reprendre une part significative du poids de la coque 1, par exemple de l'ordre de 50%. Au contraire, dans la figure 4b, un seul vérin 7 est disposé en vis-à-vis d'une charge ponctuelle symbolisée par la flèche 14, pour reprendre cette charge au moins en partie. Ce cas peut par exemple s'appliquer lorsqu'on renforce la coque pour y ajouter une passerelle non prévue lors de sa conception. Dans tous les cas représentés jusqu'à présent, toutes les cales étaient réglables, et réalisées sous la forme de vérins hydrauliques. On va maintenant décrire, en référence aux figures 5a et 5b, des modes de mise en oeuvre de l'invention utilisant également des cales passives d'épaisseur fixe, en plus des vérins hydrauliques 7. Dans la figure 5a, on utilise comme précédemment des vérins hydrauliques 7 entre la coque 1 et le cintre 4, au niveau des pieds de cette coque et de ce cintre. En revanche, une cale passive (au moins) est disposée entre la coque 1 et le cintre 4 au niveau de la clé. En variante, le cintre peut être directement en contact avec la coque. Lorsque l'on met les vérins 7 en pression, on écarte la coque 1 du cintre 4 dans la zone de leur pied (flèches 16). Par conséquent, si l'on suppose que les développées du cintre et de la section de la coque restent constantes, la coque et le cintre se rapprochent (flèches 17) au niveau de la clé et mettent la cale 15 en charge. Ainsi, le cintre reprend une partie de la charge de la coque comme précédemment. On observera que l'on ne dispose plus de contrôle direct des efforts exercés au niveau de la cale 15. On les obtiendra donc par le calcul. Dans la figure 5b, des vérins hydrauliques 7 sont disposés entre la coque 1 et le cintre 4 uniquement au niveau des clés de cette coque et de ce cintre. Des cales passives 18 sont utilisées au niveau des pieds. Si l'on suppose comme précédemment que les déformations s'effectuent à développées constantes, on observe que les vérins 7 provoquent l'écartement de la coque 1 et du cintre 4 au niveau de la clé (flèches 19) , et par voie de conséquence, leur rapprochement au niveau des pieds (flèches 20). Les cales 18 sont ainsi mises en charge. REVENDICATIONS 1. Procédé pour renforcer une coque (1) en béton armé généralement cylindrique, dont deux bords (3) formés généralement le long de deux génératrices sont reliés au terrain (2) sur lequel ladite coque est construite, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à insérer sous ladite coque, répartis longitudinalement à certains intervalles le long de ladite coque, au moins un cintre de renforcement (4) de forme extérieure sensiblement homothétique à la forme de la section transversale intérieure de ladite coque - disposer, réparties circonférentiellement à certains intervalles le long dudit cintre, au moins une cale (7) entre ledit cintre et ladite coque; ajuster l'épaisseur d'au moins une cale pour exercer localement entre le cintre et la coque un effort déterminé de manière que ledit cintre reprenne une partie de la charge supportée par ladite coque. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel lesdites cales sont des vérins hydrauliques. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel lesdits vérins hydrauliques sont des vérins à capsules. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel lesdites cales sont ajustées de manière que lesdits cintres reprennent entre 10% et 80% de la charge supportée par ladite coque. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel lesdites cales sont ajustées de manière que lesdits cintres reprennent entre 40% et 60% de la charge supportée par ladite coque. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel lesdits vérins sont mis en charge avec une consigne de force individuelle. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel lesdits vérins sont mis en charge avec une consigne de force par zones. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel lesdits vérins sont différents les uns des autres et tous mis en charge par une même pression. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comportant une vérification du déplacement admissible. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel lesdits vérins sont disposés uniquement dans les zones des pieds de ladite coque. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel lesdits vérins sont disposés uniquement dans la zone de clé de ladite coque. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comportant une étape de solidarisation de la coque et desdits cintres après mise en charge desdits vérins. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel les pieds desdits cintres sont liés au terrain par une rotule. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel les pieds desdits cintres sont liés aux pieds de la coque. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, pour renforcer une coque en béton armé sur laquelle s'exerce une charge ponctuelle, dans lequel une cale est disposée en vis-à-vis de ladite charge ponctuelle. 16. Coque en béton armé, caractérisé par le fait qu'elle est renforcée par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15.