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ÉTUDE COMPARATIVE DE DIFFÉRENTES TECHNIQUES DE RENFORCEMENT D’UNE POUTRE EN BÉT

ÉTUDE COMPARATIVE DE DIFFÉRENTES TECHNIQUES DE RENFORCEMENT D’UNE POUTRE EN BÉTON ARMÉ 8 8. .1 1 O OB BJ JE EC CT TI IF F E ET T P PR RÉ ÉS SE EN NT TA AT TI IO ON N D DE E L LA A P PO OU UT TR RE E E EX XI IS ST TA AN NT TE E : : Le travail consiste à réaliser une étude comparative entre différentes techniques de renforcement d’une poutre en béton armé existante sur deux appuis simples. Cette dernière de portée 6,45 mètres (cf. schémas n°8.1 et n°8.2) doit supporter un ajout de charges (cf. tableau n°8.1) pour des raisons de réaménagements de locaux, souhaités par le maître d’ouvrage. Pour ce faire, chaque technique de renforcement est étudiée aussi bien du point de vue du calcul que sous un angle économique. Un tableau de synthèse récapitule à la fin du présent chapitre les avantages et inconvénients de chaque technique (coût, mise en œuvre, esthétique…). A A 27 6 8x12 3x15 18 15x21 18 3x15 8x12 6 30 645 30 2 1 Schéma n°8.1 : élévation de la poutre existante Schéma n°8.2 : coupe AA de la poutre existante 6 4 1 4 7 8 0 H A 6 4 64 2 4 1 8 8 4 0 H A 6 3 1 3 5 ° 1 3 5 ° 6 9 8 12 12 7 2 4 4 H A 8 2 1 3 5 ° 1 3 5 ° 6 9 8 25 25 7 5 1 4 H A 1 6 1 F o r m e L g B a rre Schéma n°8.3 : nomenclature des armatures existantes Résistance à la compression du béton [Mpa] Limite élastique des aciers [Mpa] Masse volumique du béton [kg/m³] Enrobage des aciers [cm] Fc28 = 25,00 Mpa Fe = 500 Mpa 2500 kg/m³ 3,00 cm Type de fissuration Coupe feu [h] Disposition sismique Règlement de calcul (Poutre initiale) Peu préjudiciable 0H00 Zone 0 BAEL 91 Le tableau n°8.1 récapitule les charges existantes avant renforcement puis les charges supplémentaires apportées par la modification souhaitée par le maître d’ouvrage. Charges existantes [daN/ml] Charges supplémentaires hors charges existantes [daN/ml] Charges permanentes 1200,00 Charge propre de la poutre 525,00 (1) ∆ Charges permanentes 700,00 Charges d’exploitations 600,00 ∆ Charges d’exploitations 980,00 (1) daN/ml 525 2500 00 , 1 30 , 0 70 , 0 = × × × Tableau n°8.1 : chargement initial et final de la poutre L’organigramme récapitule l’ensemble des sous-chapitres détaillés ci-après permettant d’obtenir le but recherché : 8.2 Étude des combinaisons d’actions avec charges initiales et finales 8.3 Étude des sollicitations avec charges initiales et finales 8.4 Est-il nécessaire de renforcer la poutre existante vis-à-vis du moment de flexion ? 8.5 Est-il nécessaire de renforcer la poutre existante vis-à-vis de l’effort tranchant ? 8.6 Étude n°01 : Renforcement par fibre de carbone 8.7 Étude n°02 : Renforcement par plat de carbone 8.8 Étude n°03 : Renforcement par tôle métallique 8.9 Étude n°04 : Renforcement par béton armé projeté 8.10 Étude n°05 : Renforcement par précontrainte additionnelle 8.11 Tableau de synthèse et conclusion 8 8. .2 2 É ÉT TU UD DE E D DE ES S C CO OM MB BI IN NA AI IS SO ON NS S D D’ ’A AC CT TI IO ON NS S A AV VE EC C C CH HA AR RG GE ES S I IN NI IT TI IA AL LE ES S E ET T F FI IN NA AL LE ES S : : Les études des combinaisons de charges initiales et finales sont les suivantes : À l’ELU et ELS avec charges initiales : Q 1,50 G 1,35 P 0 u × + × = donc daN/ml 75 , 3228 600 50 , 1 ) 525 1200 ( 35 , 1 P 0 u = × + + × = Q G P 0 ser + = donc daN/ml 00 , 2325 600 ) 525 1200 ( P ser0 = + + = À l’ELU et ELS avec charges finales : daN/ml 75 , 5643 ) 980 600 ( 50 , 1 ) 700 525 1200 ( 35 , 1 P u1 = + × + + + × = daN/ml 00 , 4005 ) 980 600 ( ) 700 525 1200 ( P 1 ser = + + + + = 8 8. .3 3 É ÉT TU UD DE E D DE ES S S SO OL LL LI IC CI IT TA AT TI IO ON NS S A AV VE EC C C CH HA AR RG GE ES S I IN NI IT TI IA AL LE ES S E ET T F FI IN NA AL LE ES S : : L’étude des différentes sollicitations avec charges initiales (Etat 0) et avec charges finales (Etat 1) est présentée dans les tableaux n°8.2 et n°8.3. Avec charges initiales – État (0) Moment de flexion [daN.m] (à mi-travée) Effort tranchant [daN] (à l’appui) E L U daN.m 50 , 16790 8 ² 45 , 6 75 , 3228 Mu0 = × = daN 71 , 10412 2 45 , 6 75 , 3228 V 0 u = × = E L S daN.m 72 , 12090 8 ² 45 , 6 2325 Mser0 = × = daN 12 , 7498 2 45 , 6 2325 V ser0 = × = Tableau n°8.2 : sollicitations initiales Avec charges finales – État (1) Moment de flexion [dan.m] (à mi-travée) Effort tranchant [dan] (à l’appui) E L U daN.m 26 , 29349 8 ² 45 , 6 75 , 5643 M 1 u = × = daN 09 , 18201 2 45 , 6 75 , 5643 V 1 u = × = E L S daN.m 25 , 20827 8 ² 45 , 6 00 , 4005 M 1 ser = × = daN 12 , 12916 2 45 , 6 4005 V ser1 = × = Tableau n°8.3 : sollicitations finales Nota : Par convention un moment positif tend la fibre inférieure de la poutre pour tous les sous chapitres ci-après. 8 8. .4 4 E ES ST T- -I IL L N NÉ ÉC CE ES SS SA AI IR RE E D DE E R RE EN NF FO OR RC CE ER R L LA A P PO OU UT TR RE E E EX XI IS ST TA AN NT TE E V VI IS S- -A A- -V VI IS S D DU U M MO OM ME EN NT T D DE E F FL LE EX XI IO ON N ? ? : : La méthode consiste à calculer le moment résistant interne que la poutre peut supporter et de vérifier que celui-ci reste supérieur au moment externe sous actions finales. Les armatures supérieures de montage de la poutre n’ont pas été prises en compte dans les calculs en raison de leur faible diamètre. Dans le premier cas, aucun renforcement n’est nécessaire et dans le second cas la poutre doit être renforcée. Pour cela, vérifions si notre poutre nécessite un renforcement à l’état limite ultime (ELU) et à l’état limite de service (ELS) : À l’ELU : Détermination de la hauteur de béton comprimé à l’ELU : La hauteur de béton comprimé à l’ELU s’obtient en écrivant l’équation d’équilibre suivante : Force du béton = Force des aciers existants su su σ A b fbu yu 0,80 × = × × × 435 804 300 14,16 yu 0,80 × = × × × On obtient : yu = 102,91 mm soit 10,29 cm Fbc Au 0,80xyu/2 d -0,80xyu/2 d Farmature yu h b AN Schéma n°8.4 :position fibre neutre à l’ELU Avec : yu : Hauteur de béton comprimé [m] b : largeur de béton comprimé [m] Mpa 16 , 14 5 , 1 25 85 , 0 1,5 fcj 0,85 fbu = × = × = représentant la contrainte de compression du béton maximale à l’ELU Asu : Section d’armatures tendues existantes à l’ELU (8,04 cm²) Mpa 435 15 , 1 500 1,15 fe su = = = σ représentant la contrainte maximale de l’acier à l’ELU. Détermination du moment maximum que peuvent reprendre les aciers existant à l’ELU : La résultante de la force des armatures existantes est obtenue par la multiplication de la surface de ces derniers par la contrainte des aciers soit daN 34930,50 4350 8,03 F = × = . Le bras de levier d1 est égal à : cm 60,90 2 10,29 0,80 - 65 2 yu 0,80 - d d1 =       × =       × = .Le moment résistant interne de la poutre à l’ELU est donc égal à : daN.m 21272,671 0,6090 34930,50 M = × = inférieur au moment ELU avec charges finales (29349,26 daN.m). À l’ ELS : Détermination uploads/Ingenierie_Lourd/ etude-poutre-pdf.pdf