Renforcement des structures en Béton Armé

Résumé

Le renforcement des structures en béton armé fait l’objet de plusieurs études ces deux dernières décennies ; analytique et expérimental. A nos jours, le développement de l’outil informatique a permis d’avoir un autre moyen d’analyse, il s’agit des simulations numériques.

Dans le présent travail, une analyses des sections est faite sur des poutres en béton armé soumises à la flexion simple (quatre points), non renforcées puis renforcées par du PRF selon la technique EBR, en utilisant la méthode général, avec une supposition d’une parfaite adhésion béton-composite. Par la suite une étude numérique a été élaborée sur la même section de poutre par le biais d’un simulateur numérique basé sur la méthode des éléments finis qui est le programme ABAQUS.

D’après les résultats obtenus, le renforcement de poutres par de PRF a un bénéfice significatif en terme de capacité flexionnelle avec un gain 116c/o et un allongement de l’axe neutre d’un ordre de 128c/o qui signifie une exploitation optimale de la partie comprimé du béton, ainsi une légère différence entre les deux résultats analytique et numérique a été constaté vue la différence des deux approches procédées.

I. INTRODUCTION GENERALE

1.1 Pour quoi le renforcement des structures en Béton Armé?

En 19éme siècle la découverte du matériau béton crée une révolution dans le domaine du bâtiment avec le temps ce matériau devient indispensable. En outre à nos jours les ouvrages déjà construit en béton ont plusieurs types de dégradation (mécanique ; chimique…) et au fil du temps et par fois même devient non conforme aux exigences actuels.

À cet effet et à fin d’assurer le bon fonctionnement et la longévité de ces dernier ; il est impératif de trouver un moyen pour résoudre ces multiples problèmes à la fois efficace en terme de résistance ainsi qu’économique qui est le renforcement extérieur des éléments structuraux.

1.2 Pour quoi le renforcement par matériaux composites ?

Dans le domaine de la construction, il existe de nombreuses procédures de renforcement ou de réparation des structures :

• L’augmentation de la section en béton avec ou sans addition d’armatures en acier,
• L’Amélioration des structures par précontrainte extérieure,
• L’Adjonction et collage de platines en acier,
• L’Adjonction et collage de lamelles, joncs, bandes ou tissus de matériaux composites.

Le concept de cette dernière méthode est le même que dans les cas précédents, la seul différence est l’élément résistant incorporé, qui est le matériaux composites (habituellement à base de résine époxy et de fibres de carbone, fibres de verre ou d’aramide)(FOUZI, 2015)

Les méthodes traditionnelles ont plusieurs inconvénients à titre d’exemple le chemisage d’un poteau fait une différence de rigidité par rapport aux autres poteaux de même étage, en suite par rapport aux autres étages; augmentation du poids propre … ; aussi on a un problème d’entretien périodique (Risque de corrosion) pour les platines d’acier, ce genre des problèmes pourra être évité en utilisant les PRF.

Les matériaux composites peuvent être plus forts et plus rigides que les matériaux de constructions traditionnelles. Comme résultat, les composites peuvent devenir plus attractifs lorsque le poids de la construction est un souci.

Parmi les raisons qui ont poussé l’utilisation des matériaux composites dans le domaine de la construction c’est la légèreté ; la rapidité de mise en œuvre ; leurs résistance ; le non besoin de les entretenir ; et leurs longue durée de vie.

1.3 Objectif du mémoire

Le but essentiel de mon thème est de comparer entre le comportement à la flexion simple des poutres en béton armé avec des poutres en béton armé renforcées au moyen des matériaux composites (PRF). Ceci en exploitant deux démarches : une analytique basée sur la méthode générale et l’autre une simulation numérique basée sur le simulateur ABAQUS.

1.4 Contenu du mémoire

La présente mémoire est structurée comme suit :

1. Introduction générale
2. La citation de différentes méthodes de renforcement.
3. Ensuite les caractéristiques et les propriétés des matériaux composites et leurs constituants.
4. Approche analytique du comportement d’une section d’une poutre en BA non renforcée puis renforcée.
5. Etudes des travaux antérieurs
6. Simulation numérique par logiciel ABAQUS
7. Conclusion générale

II.chapitre1: Méthodes de renforcement

Introduction

Les méthodes de renforcement les plus courantes sont les cinq qu’on a cités dans le chapitre précédent ; Dans ce chapitre, nous allons détailler ces méthodes qui sont déjà mentionnées dans le premier chapitre.

De nombreuses solutions techniques sont disponibles et maîtrisées, elles ont fait la preuve de leur efficacité et répondent à l’ensemble des problèmes potentiels rencontrés sur les matériaux ou sur les structures, Il convient de choisir la solution technique adaptée à la pathologie à traiter, après un diagnostic complet et précis des désordres, de leurs causes et de leurs évolutions.

2.1 Le chemisage:

Le chemisage en béton armé consiste en une augmentation considérable des sections par la mise en œuvre d’un ferraillage additionnel à l’ancien élément et d’un nouveau béton d’enrobage pour favoriser l’accrochage, ce dernier sera mis en œuvre après la confection du coffrage.

2.2 Adjonction d’armatures complémentaires

Cette technique est basée sur l’ajout d’armatures pour remplacer l’acier corrodé ou renforcer la structure ;

Ces armatures ajoutée traite les fissures et contribue à la résistance des sections renforcées nous protégeons le renforcement ajouté en par les couvrir par béton coulé ou projeté ; il y a une possibilité de liée les armatures anciennes et les nouveaux par le recouvrement ou la soudure.

Avantages et inconvénients du béton chemisage en béton armé

Au sommaire:

REMERCIMENT
DEDICACE
RESUME
ABSTRACT
TABLE DES MATIERES
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
LISTE DES NOTATIONS

I. INTRODUCTION GENERALE

1.1 Pour quoi le renforcement des structures en Béton Armé?
1.2 Pour quoi le renforcement par matériaux composites ?
1.3 Objectif du mémoire
1.4 Contenu du mémoire

II.CHAPITRE1: METHODES DE RENFORCEMENT

Introduction
2.1 Le chemisage:
2.2 Adjonction d’armatures complémentaires
2.3 Béton projeté
2.4 Précontrainte additionnelle
2.5 Tôles d’acier collées
2.6 Matériaux composites
2.7 Conclusion

III. CHAPITRE N°2 : LES MATERIAUX COMPOSITE

3.1 Introduction
3.2: Caractéristiques générales
3.3 Les matrices
3.2.3 Les fibres

IV.CHAPITREN°3 : APPROCHE ANALYTIQUE

4.1 Introduction
4.2 Caractéristiques des matériaux
4.3 Section non renforcée
3.4 Section renforcée
3.5 Exemple de calcul :

V. CHAPITRE N°4 : ETUDE DES TRAVAUX ANTERIEURS La technique (EBR)

VI. CHAPITRE N°5 : SIMULATION NUMERIQUE

6.1 Introduction
6.2 Historique et définition de logiciel ABAQUS
6.3 : Difficultés d’exploitation de logiciel ABAQUS vis-à-vis Génie Civil
6.4 : Travaux antérieurs par modélisation numérique
Discussion sur les résultats
6.5 Exemple De Calcul
CONCLUSION
IX. CONCLUSION GENERALE
PERSPECTIVES
REFERENCES