FR2865490A1 - Procede et dispositif de renforcement de structure. - Google Patents

Abstract

Procédé et dispositif de renforcement d'une structure de bâtiment 1 s'étendant entre au moins deux points d'appui et comprenant une pluralité de pièces 2 mutuellement en compression, chaque pièce 2 se maintenant par frottement sur les pièces adjacentes, dans lequel on ajoute sur une surface supérieure de la structure 1 un ensemble travaillant 5 de reprise d'efforts comprenant un filet à maille polygonale comprenant des fibres synthétiques fixées à la structure 1 en des points distincts 16.

Description

Procédé et dispositif de renforcement de structure.

La présente invention concerne le domaine du renforcement de structures en maçonnerie s'étendant entre deux points d'appui, par exemple un élément de voûte ou un élément de traverse, comprenant une pluralité de pièces mutuellement en compression.

Au cours du temps, de telles structures sont susceptibles de se dégrader pour diverses raisons, infiltration d'eau provoquant une dégradation des pierres ou des briques constituant la structure, tassement du sol provoquant un mouvement des fondations du bâtiment et de ses superstructures, modification du bâtiment postérieurement à sa construction, etc. L'article "Calculs, désordres, réparation et modernisation des ponts en maçonnerie" de Messieurs Delbecq, Michotey et Simonet dans la revue Travaux n 561 publié en décembre 1981 propose la réalisation d'une contre voûte en béton armé. Or le béton armé interdit une déformation élastique ou plastique ultérieure en raison de sa rigidité élevée. En raison de cette rigidité élevée, des épaisseurs importantes de béton doivent être mises en oeuvre pour éviter la fissuration de la contre voûte. Des points durs sont ainsi créés qui risquent de se traduire par une dégradation accélérée du reste de la structure. La masse de la contre voûte peut s'avérer excessive pour le reste de la structure et nuire à sa solidité.

Ce procédé impose de lourdes servitudes d'exploitation et de mise en oeuvre, notamment de délai, d'immobilisation du bâtiment ou de l'ouvrage d'art, de coût, et ne permet pas de renforcer des ouvrages trop sollicités ou dégradés, en toute fiabilité et en toute sécurité, pour un coût raisonnable.

De plus, dans le cas de voûtes dont l'intrados supporte des éléments de grand intérêt historique ou artistique tels que des fresques, des peintures ou des sculptures, ce procédé ne permet pas de les préserver intégralement.

Le brevet FR 2 817 575 décrit un renforcement de structure de maçonnerie par ajout, sur une surface supérieure de la structure de maçonnerie, d'une coque réalisée en résine époxyde et fibres de verre, et solidarisée avec ladite structure de maçonnerie. Un tel renforcement peut être de faible masse et de pose rapide tout en respectant l'intrados de la voûte, et a été mis oeuvre avec succès.

La demanderesse s'est aperçue que la coque pouvait constituer une barrière à la vapeur d'eau néfaste dans des lieux où la maçonnerie d'origine est perméable à la vapeur d'eau et où le transit de la vapeur d'eau est souhaitable, par exemple dans des lieux accueillant du public dont la respiration accroît l'humidité de l'air. Des phénomènes de condensation risquent alors de se produire.

La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients.

La présente invention propose un procédé de renforcement de structure en maçonnerie de mise en oeuvre facile, rapide et peu onéreuse, tout en respectant les éléments ne devant pas être modifiés par le renforcement et en permettant leur respiration.

Le procédé de renforcement, selon un aspect de l'invention, est destiné à une structure de bâtiment s'étendant entre au moins deux points d'appui et comprenant une pluralité de pièces mutuellement en compression, chaque pièce se maintenant par frottement sur les pièces adjacentes. On ajoute sur une surface supérieure de la structure un ensemble travaillant de reprise d'efforts comprenant un filet à maille polygonale comprenant des fibres synthétiques, fixé à la structure en des points distincts. Le passage de vapeur d'eau est ainsi préservé entre les points de fixation distincts les uns des autres et séparés par des espaces permettant le passage de gaz, en particulier de vapeur d'eau. Le renforcement est particulièrement léger et rapide à poser. Les quantités de matière synthétique mises en oeuvre sont réduites. Chaque point de fixation occupe une surface de l'extrados de quelques centimètres carrés à quelques dizaines de centimètres carrés.

Dans un mode de réalisation de l'invention, on fixe le filet à la structure par collage. Le collage peut être effectué avec de la résine appliquée sur une zone délimitée de la surface supérieure de la structure.

Dans un mode de réalisation de l'invention, on fixe le filet à la structure par chevillage. Le chevillage peut être effectué par perçage d'au moins un trou dans la structure, pose d'une cheville dans le trou, remplissage du trou par de la résine jusqu'à déborder du trou pour sceller le filet.

Dans un mode de réalisation de l'invention, on pose des bandes entrecroisées pour former ledit filet.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, on pose un filet formé de bandes entrecroisées.

Dans un mode de réalisation de l'invention, on ajoute un élément d'ignifugation sur la structure renforcée.

L'invention propose également un dispositif de renforcement d'une structure de bâtiment s'étendant entre au moins deux points d'appui et comprenant une pluralité de pièces mutuellement en compression. Chaque pièce se maintenant par frottement sur les pièces adjacentes. L'élément de renforcement comprend un ensemble travaillant de reprise d'efforts disposé sur une surface supérieure de la structure. L'ensemble travaillant comprend un filet à maille polygonale comprenant des fibres synthétiques fixé à la structure en des points distincts.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le filet comprend des fibres de carbone.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le filet est à maille triangulaire.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le filet est à maille carrée.

Dans un mode de réalisation de l'invention, l'ensemble travaillant comprend, en au moins une zone, une pluralité de filets superposés.

Dans un mode de réalisation de l'invention, l'ensemble travaillant comprend, en au moins une zone, un filet et une pluralité de bandes espacées superposées.

On obtient ainsi une structure renforcée de bâtiment s'étendant entre au moins deux points d'appui et comprenant une pluralité de pièces mutuellement en compression, chaque pièce se maintenant par frottement sur les pièces adjacentes, et un dispositif de renforcement comprenant un ensemble travaillant de reprise d'efforts disposé sur une surface supérieure desdites pièces. L'ensemble travaillant comprend un filet à maille polygonale comprenant des fibres synthétiques fixées à la structure en des points distincts.

La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titres d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue de dessus en élévation d'un renforcement de structure selon un aspect de l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe selon II-II de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe selon III-III de la figure 1; -la figure 4 est une vue en coupe selon IV-IV de la figure 1; - la figure 5 montre une variante de la figure 4; - les figures 6 et 7 montrent des variantes de la figure 1; et -la figure 8 est une vue de détail montrant une variante de la fixation du renforcement sur la structure.

Comme on peut le voir sur les figures 1 à 4, une portion de voûte en pierre 1 comprend un arc formé d'une succession de claveaux 2 juxtaposés et dont les plans de séparation passent par l'axe de la voûte. Chaque claveau 2 est mis en compression entre les claveaux voisins et par lesdits claveaux voisins ainsi que par la charge de la voûte 1. Les claveaux 2 sont généralement pourvus de joints en mortier assurant un frottement maximal entre les différents claveaux 2.

Dans la plupart des monuments et des constructions, l'intrados 3 de la voûte 1 est visible par le public, tandis que l'extrados 4 ne l'est pas, étant recouvert d'un plancher ou d'une toiture.

Un élément de renforcement 5 est fixé sur l'extrados 4 de la voûte 1. L'élément de renforcement 5 comprend une pluralité de bandes parallèles 6, 7 et 8, et une pluralité de bandes perpendiculaires aux précédentes et référencées 9 à 15, formant un filet à maille rectangulaire. L'élément de renforcement 5 comprend, en outre, une pluralité de points de fixation 16 disposés à des intersections entre les bandes 6 à 8 d'une part, et les bandes 9 à 15 d'autre part.

Les bandes 6 à 15 peuvent être formées à partir de fibres synthétiques, notamment de fibres de verre, de carbone, aramides, etc., imprégnées de résine époxyde. Les points de fixation 16 peuvent également être formés à partir de résine époxyde.

Les bandes peuvent être de largeur variable et d'espacement variable. A titre d'exemple, les bandes 6 à 8 sont d'égale largeur et d'espacement constant. La bande 9 présente une largeur de l'ordre du double de la largeur des bandes 10 à 15. L'espacement entre les bandes 9 à 15 varie d'une interbande à l'autre.

Les bandes 11 et 14 sont interrompues au niveau de leur intersection avec la bande 6. En fonction des caractéristiques de la voûte 1, on adapte la largeur et l'espacement des bandes. Les zones les plus fragiles ou les plus sollicitées de la voûte 1 peuvent être équipées de bandes plus larges et/ou plus serrées les unes par rapport aux autres. Les points de fixation 16 sont généralement formés aux intersections entre les bandes 6 à 8 d'une part, et les bandes 9 à 15 d'autre part.

Toutefois, il est possible qu'une intersection soit dépourvue de points de fixation. A titre d'exemple, l'intersection entre les bandes 8 et 10 est dépourvue de point de fixation, les bandes 8 et 10 étant alors libres par rapport à l'extrados 4 de la voûte 1.

Il est également possible de prévoir des points de fixation de surface plus importante. A titre d'exemple, le point de fixation 17 est commun à l'intersection entre les bandes 7 et 9 et à l'intersection entre les bandes 8 et 9 et s'étend de façon allongée entre lesdites deux intersections. En accroissant ainsi la surface de fixation sur l'extrados 4 de la voûte 1, on accroît la solidarisation entre l'élément de renforcement 5 et la voûte 1.

Selon différentes variantes, on peut prévoir un élément de renforcement entièrement équipé de points de fixation 17 ou encore entièrement équipé de points de fixation 16 disposés à chaque intersection, ou encore équipé d'un nombre de points de fixation 16 nettement inférieur au nombre d'intersections, par exemple de l'ordre de la moitié ou du quart. Les points de fixation peuvent être disposés au-dessus d'un claveau 2 ou encore au-dessus de deux claveaux 2, voir en particulier la figure 3.

La pose de l'élément de renforcement 5 s'effectue de la façon suivante. On commence par dégager l'extrados 4 de la voûte 1 de tout élément gênant, tel qu'un enduit fissuré ou des déchets divers. Sur l'extrados 4, dans un état propre et sec, on vient disposer une pluralité de points distincts de fixation 16 ou 17 par application de résine époxyde, par exemple au pinceau, en formant des petits cercles plus ou moins réguliers, de diamètre légèrement supérieur à la largeur prévue des bandes. On vient ensuite appliquer les bandes 6 à 8, par exemple par déroulage d'un rouleau de bandes de fibres de verre sur Ies points de fixation prévus. Optionnellement, on peut venir rajouter de la résine sur les bandes 6 à 8 aux endroits prévus pour les points de fixation. On vient ensuite poser les bandes 9 à 15 perpendiculaires aux précédentes, de façon similaire à la pose des bandes 6 à 8. Optionnellement, on peut venir rajouter de la résine époxyde sur les bandes aux intersections prévues pour être associées à un point de fixation, ou encore sur l'ensemble de la surface libre des bandes 6 à 8 et 9 à 15, en vue de parfaire leur imprégnation de résine.

Comme on le voit sur les figures, la superficie de l'extrados 4 couverte par les points de fixation 16 ou 17 est extrêmement faible par rapport à la superficie totale de l'extrados 4, par exemple de l'ordre de 1 à 15%, et permet ainsi le passage de vapeur d'eau par la voûte 1 équipée de l'élément de renforcement 5. Une fois équipée dudit renforcement 5, la voûte 1 peut être recouverte par une couche de plâtre 18, voir figure 5, assurant ainsi une excellente protection contre l'incendie ou encore par une couche de chaux. Au-dessus de la voûte renforcée et des éventuelles couches de plâtre ou de chaux, on peut prévoir de disposer un remplissage, soit par utilisation du remplissage d'origine, ou par des billes d'argile expansée afin d'assurer un remplissage da faible masse pour obtenir une surface supérieure plane.

Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 6, les bandes entrecroisées formant un filet sont remplacées par un filet 19 fréformé, à mailles carrées. L'élément de renforcement 5 comprend également des points de fixation 16 formés aux noeuds des mailles du filet 19 et des chevilles 20, par exemple sous la forme d'aiguilles comprenant des fibres et de la résine époxyde scellée dans des trous borgnes creusés dans la voûte 1 à partir de l'extrados 4 afin d'améliorer la fixation du filet 19 sur la voûte 1. La fixation par chevillage est particulièrement adaptée à des voûtes dont l'extrados 4 est de mauvaise qualité, par exemple légèrement friable. Les chevilles 20 peuvent traverser le filet 19 ou, alternativement, être disposées sous le filet 19, la liaison entre la cheville 20 et le filet 19 étant alors assurée par le point de fixation 16.

Là encore, la proportion de la surface de l'extrados 4 couverte par les points de fixation 16 est extrêmement faible, par exemple de l'ordre de 1 à 15% de la surface totale et permet une excellente respiration de la voûte 1.

Le mode de réalisation illustré sur la figure 7 est similaire au précédent, à ceci près que le filet 21 présente des mailles triangulaires et que les chevilles 20 sont disposées en-dehors des noeuds du filet 21, de façon adjacente auxdits noeuds et sont recouvertes par le point de fixation 16 réalisé en résine.

Sur la figure 8, est illustrée la fixation de la cheville 20 dans un trou 22 rempli de résine, en particulier de la même résine que celle servant à former le point de fixation 16.

L'élément de renforcement 5 est adaptable à des types variés de voûtes et particulièrement adapté à des voûtes dont l'intrados ou l'extrados est soumis à des variations importantes d'humidité de l'air ambiant, par exemple dans le cas de pièces voûtées ouvertes au public, ce qui permet une excellente préservation des voûtes et en particulier de l'intrados 3 en diminuant très fortement d'éventuels phénomènes de condensation sur ledit intrados 3.

L'invention s'applique bien entendu à différents types de voûtes, voûtes ogivales, en plein cintre, linteaux plats fonctionnant en compression, réalisés en différents matériaux, tels que des briques, des pierres de granit, de grès, de calcaire, etc. On peut également prévoir un élément de renforcement 5 comprenant un filet 19 ou 20 superposé Iocalement à des bandes dans des zones devant être particulièrement renforcées, ou encore un réseau de bandes croisées localement renforcées par un filet.

On peut également prévoir des bandes ou des filets présentant une épaisseur plus importante, réalisés sous la forme d'une pluralité de couches superposées, éventuellement séparées par une structure en nid d'abeille également réalisée en résine synthétique éventuellement renforcée de fibres de verre, ou encore par une structure assurant une fonction analogue à celle d'une structure en nid d'abeille, à savoir une augmentation du moment d'inertie du renforcement.

Grâce à l'invention, on obtient une structure de bâtiment renforcée de façon considérable et supportant les variations d'humidité.

L'invention est parfaitement adaptée à toutes structures devant 5 être renforcées dont la surface inférieure doit être préservée, tant pendant les travaux de renforcement qu'à l'issue de ceux-ci.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1-Procédé de renforcement d'une structure de bâtiment s'étendant entre au moins deux points d'appui et comprenant une pluralité de pièces mutuellement en compression, chaque pièce se maintenant par frottement sur les pièces adjacentes, dans lequel on ajoute sur une surface supérieure de la structure un ensemble travaillant de reprise d'efforts comprenant un filet à maille polygonale comprenant des fibres synthétiques, fixé à la structure en des points distincts.

2-Procédé selon la revendication 1, dans lequel on fixe le filet à la structure par collage.

3-Procédé selon la revendication 2, dans lequel le collage est effectué avec de la résine appliquée sur une zone délimitée de la surface supérieure de la structure.

4-Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on fixe le filet à la structure par chevillage.

5-Procédé selon la revendication 5, dans lequel le chevillage est effectué par perçage d'au moins un trou dans la structure, pose d'une cheville dans le trou, remplissage du trou par de la résine jusqu'à déborder du trou pour sceller le filet.

6-Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on pose des bandes entrecroisées pour former ledit filet.

7-Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on pose un filet formé de bandes entrecroisées.

8-Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on ajoute un élément d'ignifugation sur la structure renforcée.

9-Dispositif de renforcement d'une structure (1) de bâtiment s'étendant entre au moins deux points d'appui et comprenant une pluralité de pièces (2) mutuellement en compression, chaque pièce se maintenant par frottement sur les pièces adjacentes, ledit dispositif de renforcement comprenant un ensemble travaillant de reprise d'efforts disposé sur une surface supérieure (4) de la structure (1), caractérisé par le fait que l'ensemble travaillant comprend un filet (5) à maille polygonale comprenant des fibres synthétiques fixées à la structure en des points distincts (16).

10-Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le filet comprend des fibres de carbone.

11-Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé par le fait que le filet (19) est à maille triangulaire.

12-Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé par le fait que le filet (21) est à maille carrée.

13-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé par le fait que l'ensemble travaillant comprend, en au moins une zone, une pluralité de filets superposés.

14-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé par le fait que l'ensemble travaillant comprend, en au moins une zone, un filet et une pluralité de bandes espacées superposées.

15-Structure (1) de bâtiment s'étendant entre au moins deux points d'appui et comprenant une pluralité de pièces (2) mutuellement en compression, chaque pièce se maintenant par frottement sur les pièces adjacentes, et un dispositif de renforcement comprenant un ensemble travaillant de reprise d'efforts disposé sur une surface supérieure (4) desdites pièces (2), caractérisé par le fait que l'ensemble travaillant comprend un filet (5) à maille polygonale comprenant des fibres synthétiques fixées à la structure en des points distincts (16).