FR2918689A1 - Procede de renforcement d'un ouvrage de construction, et ouvrage ainsi renforce. - Google Patents
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Abstract
Procédé pour renforcer un ouvrage de construction (1), comportant les étapes suivantes :a) disposer dans une partie (11, 12) de l'ouvrage (1) un élément d'ancrage (3) solidaire de mèches de fils de renfort (41, 42) de manière à ce que l'élément d'ancrage (3) est au moins en partie inclus dans la partie (11, 12) de l'ouvrage (1) et à ce qu'au moins une portion (42) des mèches de fils de renfort émerge d'une partie (12) de l'ouvrage (1) ;b) solidariser l'élément d'ancrage (3) à la partie (11, 12) de l'ouvrage (1) ;c) appliquer par collage au moins une couche de tissus (5) sur une surface (15) de l'ouvrage (1) de manière à ce qu'au moins une partie de la portion (42) des mèches de fils de renfort qui émerge est solidarisée avec la surface (15) de l'ouvrage (1) par le collage de ladite couche de tissus (5).Ouvrage de construction ainsi réalisé.Elément d'ancrage d'un ouvrage de construction.
Description
PROCEDE DE RENFORCEMENT D'UN OUVRAGE DE CONSTRUCTION, ET OUVRAGE AINSI
RENFORCE La présente invention concerne le domaine du 5 renforcement structural d'ouvrages de construction. Dans ce domaine, il est usuel de coller des renforts au moyen de résines appropriées sur les parties d'un ouvrage à renforcer. Dans un procédé classique couramment appliqué, dit 10 procédé Lhermite, le renfort consiste en une tôle d'acier collée sur du béton après préparation de la surface de collage. Ce procédé classique a suivi diverses évolutions tenant compte notamment de l'évolution technologique des matériaux, et plus particulièrement de l'évolution des 15 matériaux de substitution de la tôle, laquelle pose fréquemment des problèmes de mise en oeuvre et nécessite des dispositions pour combattre la corrosion. C'est ainsi que l'on a vu apparaître ces dernières années des techniques de renforcement à base de matériaux composites 20 sous forme de plaques collées (voir par exemple FR-A-2 594 871), puis sous forme de fibres collées (par exemple EP 0 441 519) et de tissus collés (voir par exemple FR-A-2 747 146). Ces derniers types de renfort présentent de nombreux avantages, notamment leur coitutiodité de mise en oeuvre et leur aptitude à s'appliquer 25 sur des surfaces de formes diverses. Ces différents types de renfort collés améliorent très sensiblement le comportement dynamique de l'ouvrage renforcé. Il est d'ailleurs très rare d'observer une rupture du renfort lui-même. 30 Ces renforts sont bien adaptés pour renforcer et/ou réparer des constructions notamment en maçonnerie ou en béton armé et sont mis en oeuvre sur des éléments de structure tels que, par exemple des poutres, des poteaux, des dalles, des murs. Ils peuvent également être utilisés pour lier des éléments de construction entre eux.
Cependant, leur mise en œuvre nécessite de pouvoir accéder aux surfaces des éléments à renforcer afin d'y disposer les fibres dans les zones à renforcer. Cet accès peut se révéler difficile et/ou coûteux dans certains ouvrages ou quand des exigences particulières de 10 résistance d'un édifice sont souhaitées. On peut citer le cas de renforcement aux séismes, où il convient de renforcer non seulement les éléments qui constituent un ouvrage, mais également d'assurer une stabilité générale des éléments entre eux, et par exemple 15 d'assurer une liaison entre des éléments dont une partie est inaccessible ou cachée. A titre d'exemple de partie d'accès difficile, on peut citer les semelles de fondation, des murs enfouis, notamment partiellement ou totalement enterrés. 20 Dans de tels cas, il peut être envisagé de creuser des excavations, de procéder au renforcement, puis de reboucher les excavations, mais il en résulterait des travaux de grande ampleur, coûteux, voire délicats à mettre en œuvre par exemple dans le cas de mitoyennetés. 25 La présente invention a pour but d'obvier aux inconvénients ci-dessus et d'améliorer le renforcement d'ouvrage de construction, notamment dans les cas où une partie de l'ouvrage n'est pas directement accessible. L'invention propose ainsi un procédé pour renforcer un 30 ouvrage de construction, comportant les étapes suivantes : a) disposer dans une partie de l'ouvrage un élément d'ancrage solidaire de mèches de fils de renfort de manière à ce que l'élément d'ancrage est au moins en partie inclus dans la partie de l'ouvrage et à ce qu'au moins une portion des mèches de fils de renfort émerge d'une partie de l'ouvrage. b) solidariser l'élément d'ancrage à la partie de l'ouvrage ; c) appliquer par collage au moins une couche de tissus sur une surface de l'ouvrage de manière à ce qu'au moins une partie de la portion des mèches de fils de renfort qui émerge est solidarisée avec la surface de l'ouvrage par le collage de ladite couche de tissus. Grâce au procédé selon l'invention, il est possible de renforcer un ouvrage de construction en solidarisant des éléments de l'ouvrage dont l'accès est difficile et/ou non directement accessible pour une reprise d'ouvrage. Après avoir solidarisé les différents éléments, notamment l'élément d'ancrage à l'ouvrage, les mèches de fibres à une surface de l'ouvrage par collage d'au moins une couche de tissus, le transfert de charge peut être assuré entre la partie où est inclus l'élément d'ancrage et la partie de l'ouvrage à la surface de laquelle est collée la couche de tissus. On peut ainsi avantageusement procéder à des transferts de charge entre plusieurs zones ou plusieurs parties de l'ouvrage et ainsi obtenir des ouvrages dont la résistance est très significativement améliorée. De tels ouvrages sont susceptibles de résister efficacement aux séismes.
Selon différents modes de réalisation, qui peuvent être combinés : - le procédé comprend en outre une étape préalable de création d'une cavité, notamment par forage, dans la partie de l'ouvrage pour loger au moins en partie l'élément d'ancrage ; - les mèches de fils de renfort comprennent des fibres de carbone ;
- les mèches de fils de renfort sont préimprégnées avec une résine ;
- l'élément d'ancrage est de forme allongée, notamment 10 sensiblement cylindrique ;
- l'élément d'ancrage est métallique, notamment en acier, ou en matériau composite, notamment comprenant des fibres de renfort imprégnées par une résine ;
- la solidarisation des mèches de fils de renfort à 15 l'élément d'ancrage s'effectue par enfilage desdites mèches dans une partie de renvoi située à une extrémité de l'élément d'ancrage ;
- la solidarisation de l'élément d'ancrage à la partie de l'ouvrage est effectuée par scellement, notamment avec 20 un coulis de ciment ou de béton, ou avec une résine ;
- la ou les couche(s) de tissus collée(s) sur la surface de l'ouvrage relie(nt) deux parties différentes de l'ouvrage de construction ;
- l'élément d'ancrage est disposé dans une première 25 partie de l'ouvrage et au moins une partie de la portion des mèches de fils de renfort qui émerge est solidarisé par collage de couche de tissus sur une surface d'une deuxième partie de l'ouvrage.
L'élément d'ancrage peut prendre de nombreuses formes 30 et peut être de dimensions variées. Une forme allongée est préférée, mais il est tout à fait envisageable de lui conférer une forme où deux dimensions seraient du même ordre de grandeur, comme une plaque. De même, si une forme cylindrique est avantageuse, il est également possible d'utiliser des éléments d'ancrage de forme parallélépipédique. Il est également possible de donner une forme en épingle à cheveux à l'élément d'ancrage où deux cylindres sont raccordés entre eux par un arc. L'élément d'ancrage peut comprendre une partie de renvoi pour enfiler des mèches de fils de renfort, mais il est également envisageable de solidariser les mèches de fils de renfort à l'élément d'ancrage par tout autre moyen comme par exemple par collage à l'élément de renfort ou en nouant des mèches de fibres de renfort sur l'élément de renfort.
La partie de renvoi peut être constituée d'un trou, notamment oblong, dans l'élément d'ancrage, mais aussi par une partie incurvée de l'élément d'ancrage qui forme une boucle ou un crochet, par un anneau solidaire de l'élément d'ancrage, par l'arc d'un élément d'ancrage en forme d'épingle à cheveux, ou par tout autre moyen susceptible de permettre la solidarisation des mèches de fils de renfort avec l'élément d'ancrage. L'opération de collage d'au moins une couche de tissu peut se faire selon l'enseignement du brevet FR 2 747 146 ou selon toute autre technique de collage de tissus connue de l'homme du métier. L'invention vise également un ouvrage de construction, dont une partie comprend un élément d'ancrage au moins en partie inclus et solidaire de ladite partie, des mèches de fils de renfort solidarisées avec l'élément d'ancrage dont au moins une portion des mèches de fils de renfort émerge de ladite partie, au moins une couche de tissus collée avec ladite partie des mèches de fils de renfort sur une surface de l'ouvrage. L'invention vise également un élément d'ancrage de forme allongée, notamment cylindrique comprenant à une de ses extrémités un trou oblong susceptible de permettre l'enfilage de mèches de fils de renfort et de former une partie de renvoi des mèches. Selon différents modes de réalisation qui peuvent être combinés . -l'élément d'ancrage comprend une première partie de forme allongée, notamment un barreau ou un jonc, et une deuxième partie solidarisée à la première partie, notamment par vissage, où la deuxième partie comprend le trou oblong ; - l'élément d'ancrage est en acier ou en matériau composite. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique en coupe latérale avec: une perspective d'un ouvrage de construction selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue schématique d'un 25 élément d'ancrage utilisé en figure 1. Pour des raisons de clarté, les dimensions des différents éléments représentés sur ces figures ne sont pas nécessairement en proportion avec leurs dimensions réelles. Sur les figures, des références identiques correspondent à 30 des éléments identiques.
La figure 1 illustre un ouvrage 1 de construction selon l'invention, ou l'ouvrage 1 comprend une semelle de fondation 11 surmontée par un mur semi enterré 12. Une dalle 14 est fixée au mur 12. Le mur 12 est surmonté par un mur 13 qui émerge du sol. A titre d'exemple, la semelle de fondation 11, le mur semi enterré 12 et la dalle 14 sont en béton armé et le mur 13 est en maçonnerie. On a représenté en pointillé un axe vertical. Par convention, on dira que ce trait limite la face extérieure des murs 12 et 13 et que la face opposée de ces murs est une face intérieure. Dans l'ouvrage représenté, le niveau de la dalle 14 est inférieur au niveau du sol 6 si bien que la face 15 du mur semi enterré 12 est accessible alors que la face opposée de ce mur est enterrée. La partie du mur semi enterrée 12 située sous le niveau de la dalle 14 est quant à lui complètement enterré, de même que la semelle de fondation 11. Afin de renforcer cet ouvrage, une cavité 2 a été creusée en biais dans le mur 12 et la semelle de fondation 11. Dans l'exemple représenté, la cavité 2 est sensiblement cylindrique et peut mesurer plusieurs mètres de long et avoir un diamètre de l'ordre de quelques dizaines de centimètres.
On a disposé ensuite dans la cavité 2 un élément d'ancrage 3 qui comprend une extrémité 33 à travers laquelle des mèches de fils de renfort ont été enfilées. On a formé une boucle 41 avec lesdites mèches de manière à permettre aux mèches de pénétrer en partie dans la cavité 2. L'élément d'ancrage 3 est scellé, par exemple avec un coulis de ciment ou de mortier, ou de béton en remplissant la cavité 2. On discerne sur la figure 1 la zone 21 de la face intérieure 15 du mur 12 correspondant au rebouchage effectué après avoir disposé et scellé un autre élément d'ancrage 3 dans l'ouvrage de manière similaire à celle décrite ci-dessus. De cette zone de 21 émerge en faisceau des portions 42 de mèches de fils de renfort. Lesdites portions 42 de mèches de fils de renfort sont solidarisées à la face intérieure 15 du mur 12 par collage avec au moins une couche de tissus 5. Il est possible de précoller les portions 42 de mèches de fils de renfort sur la face 15 puis d'appliquer la ou les couches de tissus 5, ou de procéder en une seule opération de collage. Les portions 42 de mèches de fils de renfort sont en général recouvertes par au moins une couche de tissus 5, mais il est également possible qu'elles soient disposées et collées au-dessus d'une couche de tissus 5. Elles peuvent notamment être incluses entre deux couches de tissus. La couche de tissus 5 est disposée en partie sur la face intérieure 15 du mur 12 et en partie sur la face intérieure 16 du mur 13. Il en résulte une solidarisation avantageuse de l'ensemble des éléments de la structure, notamment de la semelle de fondation 11 et des murs 12 et 13, qui permet en particulier d'augmenter la résistance sismique de l'ouvrage 1.
Il convient de noter que dans l'ouvrage représenté la solidarisation est effectuée entre éléments superposés, mais que l'invention n'est nullement limitée à cette configuration et que l'on peut tout aussi bien solidariser selon le procédé de l'invention des éléments présentant un angle non nuls entre eux, voire perpendiculaires entre eux. De même, il est possible de solidariser ainsi des éléments qui ne seraient pas jointifs.
La figure 2 représente un exemple d'élément d'ancrage 3 selon l'invention. Cet élément d'ancrage 3 est composé de deux parties, une partie 31 de forme allongée, en l'espèce un cylindre et une deuxième partie 33 qui peut être solidarisée à la partie 31 de forme allongée. La partie 31 comprend à une extrémité une zone filetée 32, de préférence de diamètre inférieur à celui du reste de cette partie 31. On note que dans le mode de réalisation exemplifié en figure 1, l'élément de renfort 3 est totalement inclus dans l'ouvrage 1 et est ainsi protégé de la corrosion permettant notamment l'utilisation d'acier. La partie 31 peut être en acier, notamment en acier HA, ou en composite, comprenant des fibres de renfort longues ou courtes et une résine. Cette partie 31 peut être pleine ou creuse. La partie 33 comprend un trou oblong 34 et un pas de vis (non représenté) pour permettre la solidarisation par vissage avec la zone filetée 32 de la partie 31. La partie 33 est de préférence compacte et de longueur très inférieure à la longueur de la partie 31 de forme allongée. Le trou oblong est destiné au passage de mèches de fils de renfort et forme une partie de renvoi pour lesdites mèches. Afin d'éviter de blesser ces mèches, par exemple au moment où on les enfile dans le trou 34 et/ou quand l'élément d'ancrage et les mèches sont disposées dans un ouvrage et que des efforts s'appliquent sur les mèches, on peut prévoir une surface de contact 35 arrondie avec la forme d'un chas d'aiguille dans la zone du trou 34 de la partie 33 où les mèches entreront en contact quand l'ouvrage est en charge.
Il est également possible d'assembler la partie 33 à la partie 31 de forme allongée par sertissage à chaud ou à froid, ou bien par collage. On note que l'élément d'ancrage selon l'invention n'est pas limité au mode de réalisation ci-dessus, mais pourrait tout aussi bien être obtenu par forgeage, à froid ou à chaud, de l'extrémité d'une barre métallique pour former un trou oblong. Un tel élément d'ancrage peut également être réalisé 10 avec un jonc en matériau composite. L'invention ne se limite pas à ces types de réalisation et doit être interprétée de façon non limitative en englobant tout mode de réalisation équivalent. 15
Claims (12)
1. Procédé pour renforcer un ouvrage de construction (1), comportant les étapes suivantes : a) disposer dans une partie (11, 12) de l'ouvrage (1) un élément d'ancrage (3) solidaire de mèches de fils de renfort (41, 42) de manière à ce que l'élément d'ancrage (3) est au moins en partie inclus dans la partie (11, 12) de l'ouvrage (1) et à ce qu'au moins une portion (42) des mèches de fils de renfort émerge d'une partie (12) de l'ouvrage (1) ; b) solidariser l'élément d'ancrage (3) à la partie (11, 12) de l'ouvrage (1) ; c) appliquer par collage au moins une couche de tissus (5) sur une surface (15) de l'ouvrage (1) de manière à ce qu'au moins une partie de la portion (42) des mèches de fils de renfort qui émerge est solidarisée avec la surface (15) de l'ouvrage (1) par le collage de ladite couche de tissus (5).
2. Procédé selon la revendication précédente comprenant en outre une étape préalable de création d'une cavité (2), notamment par forage, dans la partie (11, 12) de l'ouvrage (1) pour loger au moins en partie l'élément d'ancrage (3).
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les mèches de fils de renfort comprennent des fibres de carbone.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les mèches de fils de renfort sont préimprégnées avec une résine.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément d'ancrage (3) est de forme allongée, notamment sensiblement cylindrique.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément d'ancrage (3) est métallique, notamment en acier, ou en matériau composite, notamment comprenant des fibres de renfort imprégnées par une résine.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la solidarisation des mèches de fils de renfort à l'élément d'ancrage (3) s'effectue par enfilage desdites mèches dans une partie de renvoi (33) située à une extrémité de l'élément d'ancrage (3).
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la solidarisation de l'élément d'ancrage (3) à la partie (11, 12) de l'ouvrage est effectuée par scellement, notamment avec un coulis de ciment ou de béton, ou avec une résine.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la ou les couche(s) de tissus collée(s) sur la surface (15) de l'ouvrage (1) relie(nt) deux parties différentes de l'ouvrage de construction.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément d'ancrage (3) est disposé dans une première partie (11) de l'ouvrage (1) et au moins une partie de la portion (42) des mèches de fils de renfort qui émerge est solidarisée par collage de couche de tissus (5) sur une surface d'une deuxième partie (12) de l'ouvrage (1).
11. Ouvrage de construction, dont une partie (11,
12) comprend un élément d'ancrage (3) au moins en partie inclus et solidaire de ladite partie (11, 12), des mèches de fils de renfort solidarisées avec l'élément d'ancrage (3) dont au moins une portion (42) des mèches de fils de renfort émerge de ladite partie (12), au moins une couche de tissus (5) collée avec ladite partie (42) des mèches de fils de renfort sur une surface (15) de l'ouvrage (1).
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