FR2792355A1

FR2792355A1 - METHOD FOR REINFORCING A CONSTRUCTION ELEMENT

Info

Publication number: FR2792355A1
Application number: FR9904843A
Authority: FR
Inventors: Marc Henry Menard
Original assignee: M Lefevre SA
Current assignee: M Lefevre SA
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 2000-10-20
Anticipated expiration: 2019-04-16
Also published as: ES2267472T3; DE60029159D1; FR2792355B1; PT1045091E; EP1045091A1; EP1045091B1; ATE332426T1

Abstract

The pile (6) may be of a generally square cross-section, with rounded extensions (6a) at the corners, to increase stability acting like buttresses. Each side of the pile has two square-section grooves (7) on either side of a central rib. Each recess contains a reinforcing rod (2) bedded in resin (4) and held behind a V-section sealing strip (8).

Description

Procédé de renforcement d'un élément de construction.Method of reinforcing a building element.

La présente invention concerne le domaine du renforcement The present invention relates to the field of reinforcement

d'éléments de construction tels que des murs, des piliers ou des poteaux. construction elements such as walls, pillars or posts.

De tels éléments de construction sont soumis à des efforts de compression dus à leur masse propre et, éventuellement, à des charges qu'ils doivent supporter, par exemple d'autres éléments de construction du type superstructures, voûtes, murs, piliers, charpentes, etc. Pour des raisons telles qu'un accroissement des charges ou un affaiblissement de l'élément de construction, il peut s'avérer nécessaire d'augmenter sa capacité à supporter les efforts de compression. Certaines pierres ou briques constituant de tels éléments de construction peuvent se détériorer au cours du temps et voir diminuer leurs caractéristiques mécaniques en raison d'infiltration d'eau ou de pollutions diverses, Such building elements are subjected to compression forces due to their own mass and, possibly, to loads which they have to bear, for example other building elements of the superstructure type, arches, walls, pillars, frames, etc. For reasons such as an increase in loads or a weakening of the building element, it may prove necessary to increase its capacity to withstand the compressive forces. Certain stones or bricks constituting such construction elements can deteriorate over time and see their mechanical characteristics decrease due to water infiltration or various pollutions,

notamment par des sels minéraux.especially by mineral salts.

Dans de tels cas, on peut bien sûr procéder au remplacement de l'élément de construction par un élément neuf réalisé dans le même matériau ou dans un matériau différent tel que le béton armé. Toutefois, pour des raisons historiques ou artistiques, il s'avère nécessaire de renforcer l'élément de construction en conservant le plus possible l'élément d'origine et sans procéder à un démontage complet extrêmement In such cases, it is of course possible to replace the construction element with a new element produced in the same material or in a different material such as reinforced concrete. However, for historical or artistic reasons, it is necessary to reinforce the building element by preserving as much as possible the original element and without carrying out a complete disassembly extremely

coûteux.expensive.

La présente invention a pour objet de permettre un tel The object of the present invention is to allow such a

renforcement in situ et sans démontage ni remplacement complet. reinforcement in situ and without disassembly or complete replacement.

Le procédé de renforcement sur site, selon l'invention, est destiné à un élément de construction existant soumis au moins à des efforts de compression, l'élément de construction étant du type pile, poteau ou mur, procédé dans lequel on insère à l'intérieur du dit élément de construction au moins trois éléments non-coplanaires de reprise des efforts de compression et des entretoises aptes à prévenir le flambement des éléments de reprise des efforts, les éléments de reprise des efforts et les entretoises comprenant une résine synthétique. Dans un mode de réalisation de l'invention, les éléments de reprise des efforts sont mis en place par forage de trous longitudinaux The on-site reinforcement method according to the invention is intended for an existing construction element subjected to at least compression forces, the construction element being of the pile, post or wall type, method in which the 'inside said building element at least three non-coplanar elements for resumption of compression forces and spacers capable of preventing buckling of the forces recovery elements, the forces recovery elements and the spacers comprising a synthetic resin. In one embodiment of the invention, the force recovery elements are put in place by drilling longitudinal holes

dans l'élément de construction.in the building element.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les éléments de reprise des efforts sont mis en place par creusement de rainures longitudinales dans l'élément de construction, les dites rainures étant rebouchées après la pose des éléments de reprise des efforts, avec un In another embodiment of the invention, the force take-up elements are put in place by digging longitudinal grooves in the construction element, said grooves being filled in after the force take-up elements have been laid, with a

matériau semblable au matériau d'origine de l'élément de construction. material similar to the original material of the building element.

Dans un mode de réalisation de l'invention, un élément de reprise des efforts est constitué d'une composition de résine synthétique chargée. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, un élément de reprise des efforts comprend une tige centrale et une partie périphérique de scellement dans le trou ou la rainure qui le reçoit, la tige centrale étant du type résine synthétique chargée de fibres et la partie périphérique étant In one embodiment of the invention, a force recovery element consists of a charged synthetic resin composition. In another embodiment of the invention, a force-absorbing element comprises a central rod and a peripheral sealing part in the hole or the groove which receives it, the central rod being of the synthetic resin type loaded with fibers and the peripheral part being

du type composition de résine synthétique chargée. of the loaded synthetic resin composition type.

Dans un mode de réalisation de l'invention, une couche d'isolement est mise en place entre un élément de reprise des efforts et la paroi du trou ou de la rainure qui le reçoit, pour éviter le scellement de In one embodiment of the invention, an insulation layer is put in place between a force-absorbing element and the wall of the hole or of the groove which receives it, in order to avoid the sealing of

l'élément de reprise des efforts et de la dite paroi. the force recovery element and said wall.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, un élément de reprise des efforts est scellé dans la paroi du trou ou de la rainure qui le reçoit. Avantageusement, les entretoises sont mises en place par forage de trous transversaux dans l'élément de construction, une entretoise comprenant une tige centrale et une partie périphérique de scellement dans le trou qui la reçoit, la tige centrale étant du type résine synthétique chargée de fibres et la partie périphérique étant du type composition de In another embodiment of the invention, a force-absorbing element is sealed in the wall of the hole or of the groove which receives it. Advantageously, the spacers are put in place by drilling transverse holes in the construction element, a spacer comprising a central rod and a peripheral sealing part in the hole which receives it, the central rod being of the synthetic resin type loaded with fibers. and the peripheral part being of the composition type

résine synthétique chargée.charged synthetic resin.

Avantageusement, on dispose quatre éléments de reprise des efforts régulièrement répartis dans l'élément de construction et une pluralités de paires d'entretoises, deux entretoises d'une paire étant parallèles et à la même hauteur, deux paires voisines étant mutuellement Advantageously, there are four force recovery elements regularly distributed in the construction element and a plurality of pairs of spacers, two spacers of a pair being parallel and at the same height, two neighboring pairs being mutually

perpendiculaires, et soit disposées à la même hauteur, soit décalées. perpendicular, and either arranged at the same height, or offset.

L'élément de construction peut être un mur, un poteau ou une pile, de façon générale un élément d'architecture vertical, ou oblique comprimé, construit en pierre, par exemple en partie ou en totalité en The building element can be a wall, a post or a pile, generally a vertical architectural element, or compressed oblique, built in stone, for example partly or entirely in

pierre de taille, en brique, en bois. ashlar, brick, wood.

Lorsqu'on peut avoir accès à une extrémité de l'élément, on peut alors forer les trous longitudinaux par cette extrémité sans intervenir sur ses côtés, ce qui permet de réduire les surfaces modifiées par les travaux When you can have access to one end of the element, you can then drill the longitudinal holes by this end without intervening on its sides, which allows to reduce the surfaces modified by the works

de renforcement.reinforcement.

La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la The present invention will be better understood on studying the

description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre detailed description of some embodiments taken as

d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un pilier renforcé par le procédé conforme à l'invention; la figure 2 montre une variante de la figure 1; et la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un pilier renforcé in no way limiting examples and illustrated by the appended drawings, in which: FIG. 1 is a cross-sectional view of a pillar reinforced by the method according to the invention; Figure 2 shows a variant of Figure 1; and Figure 3 is a longitudinal sectional view of a reinforced pillar

conformément à l'invention.according to the invention.

Comme on peut le voir sur la figure 1, le pilier 1 à section octogonale est percé de quatre trous longitudinaux 2 disposés en carré et centrés par rapport au pilier 1. Chaque trou 2 est équipé d'une tige 3 en résine synthétique, par exemple époxyde armée de fibres par exemple de verre, disposée sensiblement au centre dudit trou 2, et d'un mortier ou d'un béton de résine époxyde 4 entourant la tige 3 et en contact avec les parois du trou 2. La résine 4 est solidaire mécaniquement de la tige 3 et des parois du trou 2 et assure ainsi le scellement de la tige 3 dans le trou 2. On peut prévoir des trous 2 de 100 à 120 mm de diamètre avec des tiges 3 de 30 mm de diamètre. Le mortier comprendra un mélange de résine époxyde et d'une charge telle que du sable. Le béton comprendra un mélange de résine As can be seen in Figure 1, the pillar 1 with octagonal section is pierced with four longitudinal holes 2 arranged in a square and centered with respect to the pillar 1. Each hole 2 is equipped with a rod 3 made of synthetic resin, for example epoxy reinforced with fibers, for example glass, placed substantially in the center of said hole 2, and a mortar or concrete of epoxy resin 4 surrounding the rod 3 and in contact with the walls of the hole 2. The resin 4 is integral mechanically of the rod 3 and the walls of the hole 2 and thus ensures the sealing of the rod 3 in the hole 2. One can provide holes 2 of 100 to 120 mm in diameter with rods 3 of 30 mm in diameter. The mortar will include a mixture of epoxy resin and a filler such as sand. Concrete will include a mixture of resin

époxyde, et d'une charge telle que du gravier et du sable. epoxy, and a filler such as gravel and sand.

A titre de variante, dans le cas o le matériau constituant le pilier 1 est trop dégradé, on pourra prévoir d'isoler mécaniquement la résine 4 de la paroi du trou 2. Cette isolation pourra être réalisée au moyen d'une pièce de feutre, de plastique ou d'une couche non adhérente, de cire ou de As a variant, in the case where the material constituting the pillar 1 is too degraded, provision may be made to mechanically isolate the resin 4 from the wall of the hole 2. This insulation may be produced by means of a piece of felt, plastic or a non-stick layer, wax or

graisse, non représentée, épousant le contour du trou 2. grease, not shown, matching the outline of hole 2.

Pour assurer la rigidité et éviter le flambement des renforts formés chacun par une tige 3 et la résine 4, des entretoises 5 sont disposées entre les trous 2. Les entretoises 5 sont également réalisées par forage de trous, pose d'une tige de résine époxy armée de fibres de verre et To ensure rigidity and avoid buckling of the reinforcements each formed by a rod 3 and the resin 4, spacers 5 are arranged between the holes 2. The spacers 5 are also produced by drilling holes, fitting an epoxy resin rod glass fiber army and

scellement au mortier de résine époxy. sealing with epoxy resin mortar.

Les entretoises 5 seront de préférence légèrement inclinées, d'un The spacers 5 will preferably be slightly inclined, of a

angle de 10 à 15 , par rapport au plan transversal de coupe de la figure 1. angle from 10 to 15, with respect to the transverse section plane of FIG. 1.

Cette inclinaison accroît la rigidité de l'ensemble. This inclination increases the rigidity of the assembly.

On comprend que les trous 2 sont forés par le dessus du pilier 1 sans intervenir sur sa paroi extérieure la. Les trous dans lesquels sont disposées les entretoises 5 sont forés à partir de ladite paroi la. Dans ce mode de réalisation, les dommages ou modifications causés à la paroi la sont limités au percement des trous pour entretoises qui sont d'un diamètre relativement faible, par exemple de 20 ou 30 mm. Les extrémités de ces trous pour entretoises peuvent ensuite être rebouchés avec une partie du matériau d'origine du pilier 1, ou avec un matériau de rebouchage imitant le plus possible la paroi la. La paroi la est donc presque intégralement préservée, ce qui est vivement souhaité lorsqu'elle est ouvragée, présente It is understood that the holes 2 are drilled from above the pillar 1 without intervening on its outer wall la. The holes in which the spacers 5 are arranged are drilled from said wall 1a. In this embodiment, the damage or modifications caused to the wall 1a are limited to the drilling of the holes for spacers which are of a relatively small diameter, for example 20 or 30 mm. The ends of these holes for spacers can then be filled with part of the original material of the pillar 1, or with a filling material which imitates the wall 1a as much as possible. The wall 1a is therefore almost entirely preserved, which is highly desirable when it is worked, present

un intérêt historique, artistique. historical, artistic interest.

Dans un exemple particulier, le pilier 1 est en pierre, admettant une contrainte de compression cyp = 50 kg/cm2 et présente une section S. Soit S 1 la section des quatre renforts formés de mortier de résine époxy 4 In a particular example, the pillar 1 is made of stone, admitting a compressive stress cyp = 50 kg / cm2 and has a section S. Let S 1 be the section of the four reinforcements formed of epoxy resin mortar 4

et de tiges 3, admettant une contrainte de compression cyr =250 kg/cm2. and rods 3, admitting a compression stress cyr = 250 kg / cm2.

La résistance d'origine Ro du pilier 1 est égale à: Ro = S x cyp. The original resistance Ro of pillar 1 is equal to: Ro = S x cyp.

Après le renforcement, la résistance Rp du pilier est égale: Rp = (S-S1) x cYp + S1 x cyr Dans notre exemple, on a ar = 5 x acp, d'o la résistance du pilier After the reinforcement, the resistance Rp of the pillar is equal: Rp = (S-S1) x cYp + S1 x cyr In our example, we have ar = 5 x acp, hence the resistance of the pillar

renforcé: Rp = S x cSp + 4 x S1 x cyp. reinforced: Rp = S x cSp + 4 x S1 x cyp.

La résistance additionnelle Ra obtenue grâce à l'invention, est The additional resistance Ra obtained thanks to the invention is

donc égale à: Ra = 4 x S1 xcp.therefore equal to: Ra = 4 x S1 xcp.

Dans le cas o l'aire de chaque trou 2 est égal à 100 cm2, on a S 1 = In the case where the area of each hole 2 is equal to 100 cm2, we have S 1 =

400 cm2 d'o Ra = 80 000 kg.400 cm2 of Ra = 80,000 kg.

On comprend que les quatre renforts longitudinaux disposés dans le pilier 1 permettent de reprendre les efforts dus à une masse de It is understood that the four longitudinal reinforcements arranged in the pillar 1 make it possible to take up the forces due to a mass of

000 kg, que le pilier d'origine n'était pas ou plus capable de reprendre. 000 kg, which the original pillar was not or no longer able to take back.

La disposition en carré desdits renforts et la présence des entretoises 5, permettent de former un ensemble en squelette d'échelles associées, de grande rigidité et évitant le flambement des renforts The square arrangement of said reinforcements and the presence of spacers 5, make it possible to form a skeleton set of associated scales, of great rigidity and preventing buckling of the reinforcements.

susceptible de provoquer l'éclatement du palier 1. likely to cause the bearing 1 to burst.

Sur la figure 2, est illustré un mode de réalisation de l'invention, qui diffère de celui de la figure 1 en ce que le pilier 6 n'est pas accessible par l'une de ses extrémités. On doit donc intervenir sur les parois latérales 6a en creusant des saignées ou rainures longitudinales 7 par lesdites parois 6a. Puis on dispose dans lesdites saignées 7 des tiges 2. On remplit ensuite la saignée 7 de mortier de résine 4 en lui conférant une forme voulue, par exemple au moyen d'un coffrage. Cete forme est prévue pour que l'on In Figure 2, an embodiment of the invention is illustrated, which differs from that of Figure 1 in that the pillar 6 is not accessible by one of its ends. We must therefore intervene on the side walls 6a by digging grooves or longitudinal grooves 7 through said walls 6a. Then, in said grooves 7, rods 2 are placed. The groove 7 is then filled with resin mortar 4, giving it a desired shape, for example by means of a formwork. This form is intended so that one

puisse rapporter ensuite un parement 8 recouvrant le mortier de résine 4. can then add a facing 8 covering the resin mortar 4.

Le parement 8 sera réalisé avec le matériau d'origine du pilier 6 ou avec un matériau présentant des caractéristiques mécaniques et esthétiques compatibles. Pour la simplicité du dessin de la figure 2, on n'a pas The facing 8 will be made with the original material of the pillar 6 or with a material having compatible mechanical and aesthetic characteristics. For the simplicity of the drawing in FIG. 2, we have not

représenté les entretoises qui sont néanmoins présentes. represented the spacers which are nevertheless present.

Dans certains cas, lorsque la charge à reprendre est faible et/ou que la section disponible pour former des trous 2 ou des saignées 7 est importante, on peut former le renfort uniquement en mortier ou en béton In some cases, when the load to be resumed is low and / or the section available to form holes 2 or grooves 7 is large, the reinforcement can be formed only in mortar or concrete

de résine 4 sans disposer de tige 2. resin 4 without having a rod 2.

Bien entendu et en fonction de la charge à reprendre et de la forme de la section transversale du pilier, on peut disposer un nombre adapté de renforts avec un minimum de trois disposés en triangle, de façon à résister aux efforts de flambement dans toutes les directions. Le nombre de renforts peut être plus important, par exemple jusqu'à six ou huit. Le nombre de tiges 2 dans un renfort donné est adapté à la charge. On peut prévoir une ou plusieurs tiges 2. Leur diamètre est également adapté à la charge. La fonction de la résine 4 est essentiellement de reprendre les efforts de compression, tandis que les tiges 2 permettent à la fois de reprendre les efforts de compression et d'éviter le flambement. Les Of course and depending on the load to be taken up and the shape of the cross section of the pillar, one can have a suitable number of reinforcements with a minimum of three arranged in a triangle, so as to resist the buckling forces in all directions . The number of reinforcements can be greater, for example up to six or eight. The number of rods 2 in a given reinforcement is adapted to the load. One or more rods 2 can be provided. Their diameter is also adapted to the load. The function of the resin 4 is essentially to take up the compression forces, while the rods 2 make it possible both to take up the compression forces and to avoid buckling. The

entretoises 5 permettent d'éviter le flambement. spacers 5 prevent buckling.

Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 3, le pilier 9 comprend au moins trois renforts 10 dont seuls deux sont visibles et réalisés par forage d'un trou vertical ou d'une rainure verticale, par pose de tiges armées non représentées et d'un mortier de résine. Les renforts 10 sont pourvus d'entretoises 11 légèrement inclinées par rapport à l'horizontal. Dans le cas o quatre renforts 10 sont prévus, les entretoises peuvent être disposées par paires alternées à une hauteur donnée. En d'autres termes, les entretoises 11 d'une paire sont chacune disposées dans un plan vertical parallèle au plan vertical de l'autre entretoise 11, leur angle d'inclinaison par rapport à l'horizontale étant le même ou de signe inversé. Les entretoises de la paire disposée immédiatement au-dessus, seront dans deux plans verticaux perpendiculaires aux précédents, et ainsi In the embodiment illustrated in FIG. 3, the pillar 9 comprises at least three reinforcements 10 of which only two are visible and produced by drilling a vertical hole or a vertical groove, by laying reinforced rods not shown and d 'a resin mortar. The reinforcements 10 are provided with spacers 11 slightly inclined relative to the horizontal. In the case where four reinforcements 10 are provided, the spacers can be arranged in alternating pairs at a given height. In other words, the spacers 11 of a pair are each arranged in a vertical plane parallel to the vertical plane of the other spacer 11, their angle of inclination relative to the horizontal being the same or of reverse sign. The spacers of the pair placed immediately above, will be in two vertical planes perpendicular to the previous ones, and so

de suite.right now.

Deux tiges 12 et 13, ou encore deux nappes de tiges, en matériau similaire aux tiges 2, ont leur extrémité scellée au moyen de mortier de résine dans des trous forés dans le pilier 9. Ces tiges 12 et 13 permettent de Two rods 12 and 13, or even two plies of rods, made of a material similar to rods 2, have their ends sealed by means of resin mortar in holes drilled in the pillar 9. These rods 12 and 13 make it possible to

reprendre une partie des efforts de compression s'exerçant sur le pilier 9. resume some of the compression forces exerted on pillar 9.

Cette reprise est effectuée par d'autres éléments de construction adjacents This recovery is carried out by other adjacent building elements

tels que des murs capables de supporter cette charge supplémentaire. such as walls capable of supporting this additional load.

Les tiges 12 et 13 sont donc obliques et peuvent être soumises à une précontrainte lors de leur pose. On scelle d'abord l'extrémité des tiges 12 et 13 dans le pilier 9, puis à leur autre extrémité, non représentée, on exerce un effort de précontrainte. On scelle ladite autre extrémité des tiges 12 et 13 en maintenant l'effort de précontrainte, puis après prise du The rods 12 and 13 are therefore oblique and can be subjected to a prestress during their installation. The ends of the rods 12 and 13 are first sealed in the pillar 9, then at their other end, not shown, a prestressing force is exerted. Said other end of the rods 12 and 13 is sealed while maintaining the prestressing force, then after setting the

mortier de scellement, on relâche l'effort de précontrainte. sealing mortar, the prestressing effort is released.

Les différents scellements pourrront être effectués d'après le procédé décrit dans le brevet français publié sous le n 2 545 132, auquel le The various seals could be carried out according to the process described in the French patent published under No. 2,545,132, to which the

lecteur est invité à se référer. reader is invited to refer.

La présente invention est particulièrement adaptée au renforcement de murs, piliers ou poteaux ne devant pas être démontés et dont on souhaite conserver le plus possible du matériau et de la surface d'origine. On renforce ainsi tout ou partie d'un élément dont les caractéristiques mécaniques ont diminué, par exemple en raison d'une The present invention is particularly suitable for reinforcing walls, pillars or posts which must not be dismantled and from which it is desired to conserve as much of the original material and surface as possible. This reinforces all or part of an element whose mechanical characteristics have decreased, for example due to a

migration de sels minéraux ou de toute autre cause de vieillissement. migration of mineral salts or any other cause of aging.

Claims

1. A method of reinforcing an existing building element (1) on site subject to at least compression forces, the building element being of the pile, post or wall type, in which one inserts at

inside said building element at least three non-

coplanar compressive stress recovery and spacers (5) able to prevent buckling of the force recovery elements, the force recovery elements and the spacers comprising a synthetic resin.

2. Method according to claim 1, in which the force recovery elements are put in place by drilling longitudinal holes (2)

in the building element.

3. Method according to claim 1, in which the force recovery elements are put in place by digging longitudinal grooves (7) in the construction element, said grooves being filled in after the force recovery elements have been laid, with a

material similar to the original material of the building element.

4. Method according to any one of the claims

previous, in which a force recovery element is constituted

of a charged synthetic resin composition.

5. Method according to any one of the claims

previous, in which a force-absorbing element comprises a central rod (2) and a peripheral part for sealing in the hole or the groove which receives it, the central rod being of the synthetic resin type loaded with fibers and the peripheral part being of type composition of

charged synthetic resin.

6. Method according to any one of the claims

above, in which an insulation layer is placed between a force-absorbing element and the wall of the hole or of the groove which receives it, to avoid sealing the force-absorbing element and the

said wall.

7. Method according to any one of claims 1 to 5, in

which a force recovery element is sealed in the wall of the hole or

of the groove that receives it.

8. Method according to any one of claims

previous, wherein the spacers are implemented by drilling transverse holes in the building element, a spacer comprising a central rod and a peripheral part. sealing in the hole which receives it, the central rod being of the synthetic resin type loaded with fibers and the peripheral part being of the composition type

charged synthetic resin.

9. Method according to any one of the claims

previous, in which there are four elements for taking up the forces regularly distributed in the construction element and a plurality of pairs of spacers, two spacers of a pair being parallel and at the same height, two neighboring pairs being mutually perpendicular,

and either arranged at the same height or offset.