REHABILITATIONS DES CONSTRUCTIONS EN BETON ARME

1-INTRODUCTION

Plusieurs bâtiments existants, construits selon des codes plus anciens, ne possèdent pas la résistance aux séismes nécessaire et pourraient sérieusement compromettre la sécurité des personnes lors de future séismes. Ces bâtiments, conçus d’origine pour supporter les charges gravitaire, étaient rarement édifiés de façon à résister aux secousses sismiques. Les anciens bâtiments en béton armé, particulièrement ceux construits avant 1970, sont caractérisés par les travaux non conformes suivants : poteaux peu résistants au cisaillement, barres de recouvrement inadéquates pour le renforcement longitudinal, systèmes structuraux fondés sur des poutres fortes et des poteaux faibles et assemblages poutre-poteau peu résistants au cisaillement.

Les pertes dues aux séismes sont habituellement significatives, mais elles peuvent devenir plus significatives en raison de l’ignorance ou du manque de bonne volonté de mettre en application un arrangement intégré de réhabilitation. Ainsi, la conception précipitée ou incorrecte et/ ou de la mauvaise exécution des réparations peuvent mener aux plus grands dommages et même a la perte de la vie humaine dans les futurs séismes. Par conséquent, il y a un besoin de fournir à l’ingénieur toute les connaissances nécessaires de conception raisonnable de réparation ou de renforcement, qui inclut l’évaluation appropriée des caractéristiques structurales (y compris les propriétés dynamiques), la connaissance modernes des techniques et des matériaux pour la réparation et le renforcement, la méthodologie de conception et les procédés appropriés pour l’exécution de la réhabilitation structurale.

Il est bien connu que chaque réhabilitation constitue un cas spécial, avec ses propres particularités pour chaque bâtiment. Le but de cette étude est de présenter les principes généraux qui devraient régir la réhabilitation structurale des bâtiments endommagés par le séisme selon l’Eurocode 8-3, ainsi que de faire une revue générale sur les nouvelles techniques de la réhabilitation.

2-NOTIONS SUR LA REHABILITATION

Avant d’entamer les objectifs et les principes de la réhabilitation structurale, il est nécessaire de donner quelques définitions qui seront employées dans la suite.

2-1 Résistance sismique requise (nécessaire)

C’est la force sismique de cisaillement à la base E où V, requise où exigée par les codes parasismiques. D’après les règles parasismiques Algériens RPA99/v2003, cette force est exprimée par la relation suivante :

V= (ADQ /R) w

• A : coefficient d’accélération de zone.
• D : facteur d’amplification dynamique moyen.
• Q : facteur de qualité.
• R : coefficient de comportement global de la structure.
• W : poids total de la structure.

2-2 Résistance sismique disponible

La résistance sismique disponible VC où Sd d’une structure est exprimée quantitativement par la résistance de cisaillement à la base quand les poteaux où les murs en Béton armé du niveau de rez-de-chaussée atteint sa résistance ultime, à condition que la structure soit dans la phase élastique. La résistance sismique disponible se rapporte à l’état du bâtiment avant l’endommagement par le séisme, tandis que pour la détermination de VC où Sd, la qualité du béton et des armatures des éléments structuraux verticaux sont connus.

2-3 Résistance sismique résiduelle

La résistance sismique résiduelle VD où R d’une structure endommagée est exprimée quantitativement par le cisaillement à la base, en supposant que le comportement élastique de la structure, avec au moins un des poteaux reste intactes. Pour la détermination de VD, la diminution de la rigidité des éléments structuraux endommagés est prise en considération. Si la structure montre des dommages dus au séisme, VD est toujours inférieure à VC (Figure 2.1)
(Anagnotopoulos, 1986).

2-3 Perte sismique (P)

La perte de résistance sismique est définie par la différence des forces sismique disponible et résiduelle :
P= VC – VD (2)

2.4 Indice de résistance

Avec cette Indice deux quantités différentes peuvent être déterminées :

1-dans la littérature (ATC 3-6, 1978 ; UNIDO/UNDP, 1985), l’indice de la résistance est déterminé par :

R_c = V_c/V_B

dans la pratique, pour les réhabilitations post sismique cet indice est habituellement remplacé
(EC8/Part 1.4/Draft –CEN, 1993) par :

R_D= V_D/V_C

Comme nous verrons plus tard, RC et RD sont fortement relies; cependant, le RD peut être déterminé facilement et sûrement que RC. Ces deux indices constituent un critère décisif pour le niveau de la réhabilitation, c.-à-d., s’il aura une simple réparation ou le renforcement de la structure est exigé.

2.5 Réhabilitation

La réhabilitation structurale consiste à améliorer le niveau de performance d’un système structural ou quelques éléments de ce système. Suivant l’état de la structure endommagée, la réhabilitation peut être subdivisée en deux catégories : Réparation où Renforcement.

2.6 Réparation

Le terme ‘réparation’ signifie que les éléments structuraux ou non-structuraux endommagés atteignent encore un minimum de résistance, rigidité et ductilité qu’ils doivent avoir avant un séisme. Ceci signifie que la ‘réparation’ est limitée seulement aux éléments endommagés et dans ce sens ‘de réparation’ doit être considéré comme réhabilitation locale. VD est augmenté avec la réparation au moins jusqu’ à la valeur de VC (Figure 1).

2.7 Renforcement

Le terme ‘renforcement’ signifie l’augmentation de la résistance sismique de la structure avec des réhabilitations au delà de la réparation, de sorte que la résistance sismique disponible devienne égale à VB (Figure 1). Ceci signifie qu’en plus de la réhabilitation locale aux éléments endommagés, la réhabilitation de type global sera effectuée, de sorte que le comportement structural global du bâtiment soit amélioré.

L’impact d’un renforcement est l’augmentation de la résistance sismique R de la structure dans les deux cas suivants : – Pour les structures endommagées par les séismes, il signifie l’augmentation de la force résiduelle au moins à la force sismique exigée V où E

• Pour les structures non endommagées par les séismes, il signifie l’augmentation de la
  force sismique à la force sismique réelle actuelle

3-INFORMATION CONCERNANT L’EVALUATION DE LA STRUCTURE

La première étape régissant la réhabilitation structurale commence par les informations pour l’évaluation de la structure. Elles concernent des informations générales et historiques, particulièrement les données d’entrée minimales afin d’entamer la méthodologie de réhabilitation. Dans la suite, on donne les étapes décrit par l’Eurocode 8-3 afin d’obtenir ces informations.

3.1 Information générale et historique

L’évaluation de la résistance aux séismes des structures existantes, les données d’entrée doivent être recueillies à partir de sources diverses comprenant :

• la documentation disponible spécifique au bâtiment concerné,
• les sources de données génériques pertinentes (par exemple codes et normes contemporains de la construction),
• les reconnaissances sur le terrain et, dans la plupart des cas, des mesures et des essais réalisés in situ et/ou en laboratoire, tels que décrits plus en détail dans l’explication des données d’entrée minimales où requises et l’identification du niveau de connaissance ci dessous.

Il convient de vérifier la cohérence entre les données recueillies à partir de différentes sources
afin de réduire les incertitudes.

3.2 Données d’entrée minimales où requises

Les Données d’entrée minimales nécessaire pour l’évaluation de la structure sont résumées selon l’Eurocode 8-3 dans les points suivants :

• a. La classification et identification du système structural et de sa conformité aux critères de régularité définis dans l’EN 1998-1:2004
• b. identification du type de fondations du bâtiment ;
• c. identification des conditions de sols selon la classification donnée dans l’EC8 1998-1:2004, d. information sur les dimensions hors tout et les propriétés des sections transversales des éléments du bâtiment, ainsi que l’information sur les propriétés mécaniques et l’état des matériaux constitutifs ;
• e. Information sur les défauts identifiables des matériaux et les dispositions constructives inadéquates ;
• f. information sur les critères de calcul sismique utilisés pour le dimensionnement initial, notamment la valeur du coefficient de réduction de force (coefficient q),
• g. description de l’utilisation actuelle et/ou prévue du bâtiment (avec l’identification de sa catégorie d’importance, telle que décrite dans l’EC8 1998-1:2004,;
• h. ré-évaluation des actions appliquées au bâtiment, compte tenu de son usage ;
• i. information concernant la nature et l’étendue des dommages antérieurs et actuels de la structure, s’il y en a, y compris les réparations précédemment effectuées.

Les différents types d’analyse et les différentes valeurs des coefficients de confiance doivent être adoptés selon le volume et la qualité de l’information recueillie.

3.3 Niveaux de connaissance

3.3.1 Définition des niveaux de connaissance

Afin de choisir le type d’analyse admissible et les valeurs appropriées des coefficients de confiance, selon l’EC8-2 trois niveaux de connaissance suivants sont définis :

KL1 : Connaissance limitée
KL2 : Connaissance normale
KL3 : Connaissance intégrale

Les facteurs qui déterminent le niveau de connaissance approprié (c’est-à-dire KL1, KL2 ou KL3) sont les suivants :

• I. Géométrie : les propriétés géométriques du système structural et des éléments non structuraux (par exemple les panneaux de remplissage en maçonnerie) susceptibles d’affecter la réponse de la structure.
• II. Dispositions constructives : elles comprennent la quantité et les dispositions constructives relatives aux armatures de béton armé, les assemblages entre les éléments métalliques, les liaisons des planchers fonctionnant en diaphragme aux structures de contreventement, le liant et le mortier des joints de maçonnerie, ainsi que la nature de tout élément de renfort dans la maçonnerie,
• III. Matériaux : les propriétés mécaniques des matériaux constitutifs.

Le niveau de connaissance atteint détermine la méthode d’analyse admissible, ainsi que les valeurs à adopter pour les coefficients de confiance (CF). Les méthodes permettant d’obtenir les données requises sont définies dans l’identification du niveau de connaissance ci-dessous.

La relation entre les niveaux de connaissance et les méthodes d’analyse et les coefficients de confiance applicables est illustrée dans le Tableau 3.1. Les définitions des termes «visuel», «intégral»,

Au somaire:

1. INTRODUCTION
2. NOTIONS SUR LA REHABILITATION
   2.1 Résistance sismique requise (nécessaire)
   2.2 Résistance sismique disponible
   2.3 Résistance sismique résiduelle
   2.3 Perte sismique ( P)
   2.4 Indice de résistance
   2.5 Réhabilitation
   2.6 Réparation
   2.7 Renforcement
3. INFORMATION CONCERNANT L’EVALUATION DE LA STRUCTURE
   3.1 Information générale et historique
   3.2 Données d’entrée minimales où requises
   3.3 Niveaux de connaissance
   3.4 Identification du niveau de connaissance de la géométrie, des dispositions
   3.5 Coefficients de confiance
4. ÉVALUATION
   4.1 Généralités
   4.2 Action sismique et combinaison d’actions sismique
   4.3 Modélisation de la structure
   4.4 Méthodes d’analyse
5. CRITERES D’INTERVENTION SUR LA STRUCTURE
   5.1. Critères techniques
   5.2 Types d’interventions 5.3 Éléments non structuraux
   5.4 Justification du type d’intervention choisi
6. PROCEDURE DE CONCEPTION DU RENFORCEMENT ET / OU DE LA REPARATION
7. TECHNIQUES CLASSIQUES D’AMELIORATION DE LA RESISTANCE DES BATIMENTS
   7.1. Généralité
   7.2. Méthode d’injection de résine
   7.3. Méthode de remplacement du béton et de l’acier endommagés
   7.4 Chemisage en béton armé
   7.5. Chemisage en acier
8. TECHNIQUES MODERNES D’AMELIORATION DE LA RESISTANCE AUX SEISMES DES BATIMENTS
   8.1 Introduction
   8.2 Amélioration de la résistance des éléments structuraux porteurs à l’aide de matériaux composites renforcés de
   fibres
   8.3 Amélioration des éléments structuraux à l’aide de chemises en acier
   8.4 Amélioration des poteaux en béton armé par précontrainte transversale
   8.5 Amélioration de la structure des bâtiments à l’aide de dispositifs amortisseurs
   8.6 Amélioration de la structure des bâtiments à l’aide de dispositifs d’isolation à la base
   8.7 Amélioration de la structure des bâtiments à l’aide d’un mur de contreventement en tôle d’acier
9. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES