Bases des systèmes FRP de S&P - S&P Clever Reinforcement
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1. 0 2 x port e ou 5 x paisseur de la dalle 0 4 x longueur du porte faux ou Maximum 2 lamelles superpos es l une sur l autre Maximum 5 couches de Sheets superpos es l une sur l autre Profondeur maximale de fraisage enrobage de l armature moins 5 mm Largeur maximale de fraisage 3mm de plus que l paisseur de la lamelle Entre axe des lamelles frais es Simin 2 32 mm plus gros granulat dans le b ton ou profondeur de fraisage plus largeur de fraisage Rayon de courbure des Sheets au moins 25 mm Distance entre les couches de Sheets pour le renforcement l effort tranchant maximum 0 8 x hauteur de l l ment de construction Epaisseur des lamelles de 1 5 mm Largeur des lamelles jusqu 200 mm Protection incendie Ymerc lt 1 0 Prot ger les colles Epoxy contre les UV Prot ger les syst mes FRP contre les d g ts m caniques Respect des indications du fournisseur concernant le support et les produits VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 7 35 SQp sam 5 Syst mes FRP avec des Lamelles S amp P CFK Les lamelles sont pr fabriqu es en usine Les fibres de carbone sont tendues et plong es en continu dans une matrice poxy durcie chaud pultrusion Pour des raisons techniques li es au proc d de fabrication la concentration maximale de fibres repr sente environ 70 du lamin Les propri t s des fibres et celles de la matrice sont connues il est donc th oriquement possible de d termine2. Bases des syst mes FRP de S amp P Table des mati res Introduction Syst mes de renforcement FRP 2 1 Lamelles S amp P CFK 2 2 S amp P Sheets 2 2 1 Tissu direction unidirectionnelle 2 2 2 Tissu direction bidirectionnelle 2 2 3 Matrice poxy Fibres utilis es pour les syst mes FRP de S amp P Bases techniques 4 1 Principes et r gles constructives pour le dimensionnement Syst mes FRP avec des Lamelles S amp P CFK 5 1 Lamelles S amp P CFK coll es en surface 5 2 Ancrage d extr mit des Lamelles S amp P CFK coll es en surface 5 3 Lamelles S amp P CFK engrav es 5 4 Syst me de pr contrainte pour les Lamelles S amp P CFK 5 4 1 Essai sur dalles 5 4 2 Essai sur poutres 5 5 Renforcements de ma onnerie avec des Lamelles S amp P CFK Syst me FRP lamin sur site Tissus 6 1 Syst mes de r sines poxy perm able la vapeur 6 2 Renforcement de sommiers 6 3 Renforcement d l ments soumis la traction par flexion ou la traction simple23 6 4 Renforcement d l ments comprim s 6 5 Renforcement sismique 6 6 Protection contre les explosions et contre les chocs 6 6 1 Protection contre les explosions 6 6 2 Protection contre l impact Mesures de protection contre l incendie Essais relatifs qualit 8 1 Support 8 1 1 D termination de la r sistance la compression de b ton 2 D termination de la r sistance la traction 3 Pr paration du support 4 Plan it de la surface 5 Humidit du
3. Les r sultats des essais montrent que les l ments d appui qui ont t renforc s dans les deux sens verticalement ainsi que le sens de confinement au moyen de A FRP dissipent beaucoup plus d nergie que des l ments d appui non renforc s La dicipation d nergie est beaucoup plus faible avec des renforcements au moyen de C et de G FRP Les fibres de carbone et de verre s puisent plus pr cocement suite au manque de capacit d absorption des efforts transversaux La fibre d Aramide permet des d formations plus lev es de l l ment d appui gr ce sa capacit d absorption des efforts transversaux de la fibre A l occasion des s ries d essais en Angleterre trois colonnes renforc es l aide de A FRP ont t test es Les r sultats sont r sum s ci dessous Colonne Nombre des couches Effort max Fl che max Type de rupture de tissu KN mm Longitudinales transversales ST 7 En ensuite tassement du b ton _ c 2 2 580 50 rupture des fibres longitudinales _ C4 3 2 785 69 rupture des fibres longitudinales _ Tableau 5 R sultats des tests de DUPONT UK Fabricant de fibres Aramide 1000 EE 800 C1 colonne de r f rence 600 effort kN C4 3 couches longitudinales 3 2 couches transversales 400 F AAA lo 2 couches transversales 200 L CREER gt C3 2 couches longitudinales 0 k RIE 4 _ u 2 D Narin gt
4. t men s l Universit Technique Munich D sur des poutres en b ton arm d un entre axe des appuis de 2 5 m Chaque l ment d essai tait muni soit d une Lamelle S amp P CFK 50 1 2mm coll e en surface soit de deux lamelles CFK 25 1 2mm engrav es section total quivalente une lamelle de 50 1 2mm CFK Lamelte Querschnitte der Versuchsbalken Image 20 Section des poutres d essai La ruine des poutres A1 et B1 survient par un d laminage des lamelles CFK La ruine de la poutre A2 survient par la rupture la traction des lamelles engrav es La ruine de la poutre B2 faiblement arm e l effort tranchant r sulte d une rupture au cisaillement du b ton REF TERT ERER Interpr tation des r sultats pour les poutres A Pour une m me rigidit la charge de Fa ENS ruine est plus que doubl e gr ce AE encastrement des lamelles Cela est A d la meilleure exploitation de la SIH NE r sistance la traction des Lamelles S amp P CFK 0 0 10 9 20 0 30 9 40 0 50 0 60 0 70 0 600 930 0 Durchbiegung Sailkenmitte mm Biegemoment in Feldmitte kim Image 21 Courbe moment d formation des essais A1 et A2 VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 13 35 SQp EE i Interpr tation des r sultats pour les poutres B g 8 Le comportement charge d formation est sensiblement identique l exception du fait que la charge de rupture attei
5. Ce tissu non tiss contient des fibres avec un module d lasticit extr mement lev 640 KN mm Pour le dimensionnement l allongement maximal est de 2 o Cela implique que le S amp P C Sheet 640 doit tre en mesure de ramener l entier de l effort tranchant aux appuis pour un allongement ne d passant pas 2 o allongement maximal identique celui de l armature existante Un allongement des Sheets plus important que 2 o peut mener la rupture pr matur e de l l ment en effet une rupture l effort tranchant se produit de mani re inattendue pour de faibles d formations m canisme de rupture fragile au contraire d une rupture en flexion VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 22 35 SQp DES Le logiciel de dimensionnement FRP Lamella calcule le nombre de couches n cessaires et les distances entre les Sheets L armature d effort tranchant suppl mentaire doit tre ancr e dans la zone comprim e pour chaque situation de renforcement Ceci est r alis gr ce des entailles dans la dalle ou l aide de pi ces d ancrage en acier Dans le cas d ouvertures ult rieurs pour des portes des fen tres des r servations etc les armatures d effort tranchant sectionn es sont compenser par des S amp P C Sheet 640 ou ventuellement par des S amp P C Sheet 240 Pour l application des S amp P C Sheet il faut se r f rer aux instructions de mise en oeuvre de S amp P Images 42 43 4
6. Ft ohne Umschn rung F2 mit Umschn rung Image 17 Recherches l Universit de Lisbonne PT Images 18 19 Lamelles ancr es aux extr mit s sous dalle et sous sommier 5 3 Lamelles S amp P CFK engrav es Les Lamelles S amp P CFK 10 1 4 mm 20 1 4 mm 10 2 8 mm et 15 2 5 mm sont sp cialement con ues pour tre engrav es dans le b ton ou dans le bois En r gle g n rale une fente d environ 5 8 mm de largeur pour 15 25 mm de profondeur est ex cut e en surface l aide d une scie circulaire De la r sine poxy S amp P Resin 55 ou S amp P Resin 220 est coul e dans cette fente puis la lamelle est introduite de chant Pour plus de d tails voir le manuel d application S amp P VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 12 35 SQp mms X P Le mode de fonctionnement des lamelles engrav es a fait l objet d une tude d taill e l Universit Technique de Munich D l Universit Technique de Porto PT et l Universit Technique Rolla USA Le comportement de la liaison avec le support b ton a t test par des essais d adh rence Ces essais ont d montr la robustesse de la liaison La rupture n est pas survenue comme pour les lamelles coll es par un d calage vertical des fissures d effort tranchant La r sistance la traction des lamelles a pu ainsi tre totalement exploit e et ce jusqu la rupture des fibres de carbone Plusieurs essais de flexion en trois points ont
7. P 6 6 Protection contre les explosions et contre les chocs 6 6 1 Protection contre les explosions Il s agit souvent de r parer des dommages des b timents du des conflits guerre ainsi que par des explosions Le renforcement contre les effets d explosions est une demande de l industrie chimique Tandis que des explosions industrielles sont valuables et peuvent par cons quence tre mod lis es il n est pas possible d estimatier l effet r sultant d une bombe Les b timents industriels traditionnels sont souvent trop peu arm s Dans la pratique les structures portantes sont souvent en ma onnerie et faiblement arm es De telles structures porteuses ont une faible r sistance contre les effets d explosions Les m thodes de renforcement traditionnelles en acier sont couteuses et difficiles r aliser Les syst mes FRP offrent une solution conomique en temps et en co ts laa 24 CE explosion S amp P A Sheet Image 59 Protection des l ments soumis aux explosions Les fibres d Aramide S amp P A Sheet 120 appliqu es bi directionnellement conviennent parfaitement pour la protection contre les explosions Les qualit s m caniques des fibres Aramide et sp cialement l excellent comportement dans le sens transversal aux fibres les pr destine ce domaine d application La r sistance contre les effets d explosions d une ma onnerie renforc e au moyen de A FRP a pu tre augment e d un facteur 5 10 Les r
8. Pk Aa W2iQki Xa aa D formation maximale des armatures coll es sous flexion traction flim a lt 8 o Valeur de calcul de la composante tangentielle de la contrainte longitudinale de E flim 2 o l ments comprim es Charge de rupture de l interface non lin aire sur la longueur d ancrage V rification de l ancrage dans la zone th oriquement non fissur e Ancrage de l armature de flexion sur appui d apr s un mod le de bielles et tirants treillis V rification de la variation de la force de traction sur une distance de 200 mm Les armatures coll es sur de la ma onnerie sont ancrer dans des l ments en b ton adjacents Les armatures de cisaillement acier et CFK reprennent l effort tranchant Les syst mes FRP sont des l ments de traction Epaisseur des lamelles de 1 5 mm largeur jusqu 200 mm Recommendations et r gles constructives pour le renforcement l aide de syst mes FRP S amp P D chargement maximal de la structure avant le renforcement d formations initiales minimales D formation maximale des Lamelles S amp P CFK E iim a coll es 6 8 o frais es 8 10 o pr contraintes 12 o pr contrainte 4 6 o D formation maximale des S amp P Sheets E iim a flexion 8 o __ confinement de piliers 4 o effort tranchant 2 4 o Distance entre le bord des lamelles et le bord de l l ment en b ton enrobage des triers dans le b ton Entre axe des lamelles Simax
9. Resin 220 r sistante au cisaillement On obtient ainsi un tirant lastique plastique acier d armaiture et un tirant lin aire lastique Lamelles S amp P CFK Les quations permettant de calculer la r sistance d adh rence et les longueurs d ancrage ont t formul es partir des essais d adh rence VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 8 35 SQp EE g cal Tm B O 2 Oo DO h O 2 5 0 7 z 2 cal Tm La o F gt 15 Sho a Fos s lt 8 de 06 n a ec L Fe C O mit min ltmax u SaN e T O on nn a a Z 2 2 A A 8 5 lt mit max lt max AT o L o 0 4 S amp P Lamellen CFK O EES B25 b 50 80mm h i mm X u r lt 0 3 B 25 b 80mm t 1 4 mm O O 5 3 9 o 5 9 O B 55 bi 50 80mm t 1 4 mm DT 0 2 x 8 55 bi 80 mm hz 1 4 mm 0 L 2 0 1 99 300 500 5509 lein mm Image 9 R sistance la rupture de l adh rence en fonction de la longueur d ah rence des lamelles CFK TU Braunschweig D La force d adh rence maximale est atteinte pour une longueur de Lamelle S amp P CFK d environ 300 mm A partir de cette longueur d ancrage la force d adh rence n augmente plus La force d adh rence maximale d une Lamelle S amp P CFK coll e de 80 mm de largeur atteint entre 35 et 40 KN sur un support en b ton non fissur Le mod le admis pour l ancrage d une armature coll e sur du b
10. contrainte pour les Lamelles S amp P CFK a t d velopp par S amp P Ce syst me est mis en place exclusivement par un r seau mondial de partenaires sp cialis s dans son application en collaboration avec les techniciens de chez S amp P Images 26 27 Syst me brevet de pr contrainte S amp P Image 28 Pr contrainte avec m thode de gradient 5 4 1 Essai sur dalles A l occasion d une s rie d essais l Universit Technique de Fribourg HES SO CH a renforc des dalles en b ton avec des Lamelles S amp P CFK pr contraintes et non pr contraintes Les images et tableaux suivants pr sentent bri vement le dispositif d essai ainsi que les r sultats DDR KIRI IK IKI KHH KKKKH NS pes PR RS E 08 5 150mm 6X 12mm Image 29 Dispositif de l essai FRP Image 30 Coupe de la dalle en b ton Effort de Acier Di rali Pr contrainte co sine longs large ru R f rence R f rence LOT R f rence LC1 6 12 J8 s 150 type 80 1 2 mm o 6e CS oa LC5 FRP 6 12 8 s t Tableau 1 Armature et renforcements des dalles d essai VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 15 35 SQp mma X P R sultats d essai SE Une importante r duction de la fl che et de la largeur des fissures l tat d utilisation a t d montr pour les dalles renforc es avec des Lamelles S amp P CFK pr contraintes Suite l effort normal superpos les sections transversales du b to
11. gt coe gt gene 28 Y Son aien 0 20 40 60 80 100 Fl che au milieu de la trav e mm Image 61 Diagramme effort fl che VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 30 35 SQp EE 7 Mesures de protection contre l incendie Lors d un renforcement avec des lamelles en acier ou en CFK il faut prendre en consid ration le fait que les colles base d poxy sont stables que jusqu des temp ratures de 50 C 80 C Des temp ratures sup rieures dans le cas d un incendie conduisent la d faillance des lamelles d collement Le param tre d terminant pour la d finition des mesures de protection incendie est la s curit globale r siduelle 8 en cas de d faillance du renforcement en Lamelles S amp P CFK Ce facteur de s curit est calcul par le logiciel de dimensionnement S amp P S curit de reste lors de la d faillance de la lamelle L armature interne garantit la r serve l incendie S curit structurale en cas d incendie Des mesures pr ventives suppl mentaires pour lamelles S amp P CFK Sont n cessaires Mesures de protection contre l incendie habituelles seulement pour l armature interne Exemple Plaques de protection contre l incendie R sistance A 100 mm au feu D 9 x 20 mm 2 x 20 mm Panneau de protection contre l incendie 2x40mm 2x30 mm gt 110mm 2x40 mm gt 110 mm gt 110 mm VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S a
12. mes FRP le risque de condensation point de ros e la surface du support doit tre cart Pour ce faire l humidit relative et la temp rature de l air doivent tre mesur es Le point de ros e correspondant peut ensuite tre d fini Pour d terminer le risque de formation de condensation la temp rature du point de ros e calcul e doit tre compar e celle de la surface du support Cette derni re doit tre plus lev e que la temp rature du point de ros e d au moins 3 C 8 2 Mat riaux FRP de S amp P Les mat riaux FRP de chez S amp P lamelles sheets colles sont soumis un contr le qualit continu ISO 9001 Les fiches techniques contiennent les informations sur les valeurs caract ristiques des produits Des instructions de mise en oeuvre sont disposition pour la pose de syst mes FRP de chez S amp P S amp P propose annuellement ou sur demande des cours pratiques l intention des ing nieurs civils et des applicateurs Les fiches techniques sont disposition sur www sp reinforcement eu VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 33 35 SQp DES 8 3 Contr les d ex cution Divers protocoles sont disposition des utilisateurs des syst mes S amp P pour le suivi qualit lors de l ex cution Les diverses valeurs obtenues peuvent ainsi tre r pertori es et class es 8 3 1 Colle Pour tester la colle on r alisera chaque jour au moins deux prismes de colle de 40 x 40 x 16
13. plus surveiller la ductilit g n rale du b timent le tissu S amp P G Sheet 90 10 se pr te sp cialement comme confinement FRP Les confinements FRP l aide de fibre C conviennent moins pour cette application suite au module d lasticit lev Dans ces Image 55 Short Column circonstances les crit res relatifs la ductilit de b timent seraient moins satisfaits Ductilit de l ouvrage d terminante N uds form s faiblement D autres types d puisement sont des n uds trop faiblement form s ou une charge admissible manquante suite une section transversale affaiblie Un type d puisement apparaissant souvent suppl mentairement est la longueur de recouvrement insuffisante de l armature verticale interne de l l ment d appui au niveau du raccordement de la colonne Un renforcement ult rieur peut avoir lieu au moyen de lamelles CFK entaill es verticalement ou coll es superficiellement confin es dans secteur avec la S amp P G Sheet 90 10 dans le secteur du n ud Image 56 N ud form faiblement VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 27 35 SQp mms X P Articulations plastiques L puisement de poutres en flexion peut avoir lieu dans le cas d articulations plastiques Ceci est du une armature de cisaillement insuffisante comme repr sent dans la figure ci contre Un confinement en FRP haut module S amp P C Sheet 640 sera utilis comme renforcement Le
14. s fortes charges VER08 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 16 35 S8 mms X P 5 4 2 Essai sur poutres Des poutres renforc es par des Lamelles S amp P CFK pr contraintes ont fait l objet d un projet de recherche l Universit de Gliwice Pologne Le comportement des poutres sous charge a t analys et l efficacit en fonction du degr de pr contrainte a t tudi e Les essais de la s rie utilisant des Lamelles S amp P CFK de type 90 1 4 sont r sum s ci apr s 4 5 2910 08 3 D H ss CFK 90x1 4 In ESTE 5 300 150 300 25 Image 32 Edification de l essai Section 25 R f rence B1 B4 C FRP 6 D 16mm Lamelle S amp P CFK 150 2000 B1 C FRP 3 fy 340N mm Type 90 1 4 mm B6 C FRP 6 o p Effort de Lamelle S amp P CFK PrECON trainte Pr contrainte pr contrainte Zoo N mm KN Tableau 3 Caract ristiques des diff rentes poutres d essai R sultats des essais Les poutres renforc es pr sentent une augmentation de la r sistance la flexion tant l tat de service qu l tat ultime Les d formations fl ches sont plus faibles pour les poutres dont les lamelles sont mise en pr contrainte Pour toutes les poutres renforc es de lamelles une importante r duction de l ouverture des fissures a t constat e La rupture des poutres munies de Lamelles S amp P CFK pr contraintes est d tectable temps haute d formation Une augment
15. sens de frettage R sultats de la colonne de r f rence non renforc e et de la colonne frett e avec cinq couches de S amp P C Sheet 240 5 x 200 g m 1 kg m r 170 Urechni rung 1 comans E ard 4 Axial Les i SSS gt _ Jeg 400 mm E id be SRE RES nni 5e z amma _ gt H CER RE l 1 l 0 a ni Le __ A RE F i iE 1 im a idden f r l _ m 30 irn _ 2 f d baii L 73 z G 2 j A L El 2 30 en Re po Eee 20e lis i i dl PER h L 5 Ete E E EE RE q Ne fo 8 0 6 0 AD 2 4 0 6 0 8 0 10 0 12 0 14 0 Dehnung mmi m OO o a _ a Referenzsdule Z 38 N mm 100 5 Lagen S amp P C Sheet r ET 240 GPa 200 grym 89 N mm 157 Image 51 R sultats d essai de l UT de Gent B VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 25 35 SQp Lors de ces essas la r sistance la compression a t augment e de 57 au moyen d un confinement en FRP A la ruine la d formation verticale d une colonne renforc e se monte 11 mm m Une telle d formation n est pas souhaitable en service c est pourquoi le confinement en fibre de carbone n est utilis que pour assurer une couverture de la s curit structurale Un degr de renforcement de 1 8 2 0 est ainsi r aliste Durant les derni res ann es l effet du confinement FRP de colonn
16. ton se base fondamentalement sur la m canique de fracture non lin aire qui est formulable pour des mat riaux lastiques quelconques des lamelles Les forces d adh rence sont chaque fois introduites dans le support entre deux fissures de flexion ou d effort tranchant Pour un diagramme des moments de flexion positive moment en trav e la v rification de l ancrage se fait dans le b ton non fissur La tension r siduelle doit tre ancr e Pour un moment de flexion n gatif moment sur appui la lamelle est prolong e jusqu au point des moments nuls et ensuite ancr e avec la longueur d ancrage et la distance de d calage horizontal de la ligne des efforts de traction Le logiciel RP Lamella d velopp par S amp P effectue les v rifications correspondantes de l ancrage pour les syst mes FRP S amp P VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 9 35 SQp EE Dans le cadre de processus d approbation des Lamelles S amp P CFK en France en Allemagne en Angleterre en Cor e etc des lamelles ont t test es sur des poutres soumises la flexion Des essais de flexion sur des dalles minces ont montr qu un d laminage pr matur des lamelles CFK sans ancrages terminaux tait d j possible pour une d formation de 6 8 o Pour cette raison l allongement maximal pour le dimensionnement de lamelles CFK a t fix 8 dans les normes et directives reconnues nationalement et internationalement La v
17. wet lay up machine afin d assurer une pr impr gnation id ale des Sheets d un grammage plus lourd paisseur VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 4 35 SQp DES 3 Fibres utilis es pour les syst mes FRP de S amp P Module R sistance Type de fibre d lasticit la traction kN mm N mm C Carbone 240 640 2 650 4 500 N mm2 A Aramide 2 900 G Verre 65 73 2 800 3 300 PES PP gt 1 800 Image 5 Courbe contrainte allongement S amp P produit des lamelles pultrud es ou des tissus constitu s d un seul type de fibres Les caract ristiques principales de ces fibres sont donn es ci dessous Les fibres de carbone C sont des fibres produites industriellement partir de mat riaux carbon s Les fibres filaments sont enroul es pour former un fil Les fils sont usin s pour finalement former les lamelles et les tissus En combinant les fils une matrice en r sine poxy on obtient un polym re renforc de fibres de carbone abr g CFK La r sistance et la rigidit module d lasticit des fibres de carbone sont lev es dans leur axe longitudinal Les fibres de carbone sont r sistantes la corrosion et pr sentent Une masse volumique tr s faible Leur coefficient de dilatation dans la direction des fibres est n gatif elles se raccourcissent lorsqu elles sont chauff es Les fibres d aramide A sont des fibres synth tiques de couleur dor es Ces fibres s
18. 0mm Ces prouvettes permettront de d terminer la r sistance la traction par flexion et le module d lasticit Si la charge de colle change on confectionnera et testera des prismes suppl mentaires 8 3 2 Liaison FRP colle et b ton La qualit de la liaison du FRP sur son support rev t une tr s grande importance La liaison peut son tour tre test e par des essais de r sistance la traction En r gle g n rale des lamelles d essai sont coll es sp cialement pour ces tests G n ralement la rupture a lieu dans le support Cette m thode permet de tester le comportement long terme Dans la construction de ponts par exemple il est possible de r aliser un essai de r sistance la traction tous les 10 ans 8 3 3 Contr le des vides dans la colle et entre la colle et le support Apr s s chage de la colle le FRP sera contr l au maillet par l g re percussion pour d tecter les vides bruit Les vides situ s en zone m diane du FRP seront remplis avec de la r sine inject e faible pression Pour des vides situ s dans les zones d ancrages du FRP extr mit s des lamelles les renforcements FRP seront limin s et remplac s 8 4 S curit au travail Pour l application des syst mes S amp P veuillez suivre les informations et proc dures d crites dans les fiches de s curit et les guides d application publi s sur wWww Sp reinforcement eu Les r sines poxy peuvent provoquer des irri
19. 4 Renforcement d une poutre en b ton arm avec des S amp P C Sheet 640 sur toute la surface ou ponctuellement selon un mod le de treillis avec ancrage dans la zone comprim e 6 3 Renforcement d l ments soumis la traction par flexion ou la traction simple Si un renforcement la flexionnelle l aide de Lamelles S amp P CFK devait s av rer impossible un remplacement par les S amp P C Sheet 240 est possible Les supports en b ton dont la r sistance l arrachement est faible f de 1 0 1 5 N mm constituent le domaine d application principal des Sheets Le nombre de couches n cessaires est d termin en fonction des caract ristiques techniques de la m me mani re que pour les lamelles Un domaine d application suppl mentaire des S amp P C Sheet 240 est l ancrage des Lamelles S amp P CFK dans les zones de d crochement des dalles ou aux extr mit s des murs Dans de tels cas il est possible d appliquer les S amp P C Sheet 240 aux angles des l ments en respectant un rayon minimal 2 25 mm Consulter les instructions de mise en oeuvre pour plus de d tails Image 45 Application sur la face sup rieure d une dalle Image 46 Application en tant qu ancrage d extr mit VER08 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 23 35 S8 mms X P 6 4 Renforcement d l ments comprim s Pour le renforcement d l ments comprim s de sections circulaire ou rectangulaire il convient d utiliser les S amp P She
20. aleur recommand e pour l allongement maximal de dimensionnement allongement limite iima des Lamelles S amp P CFK coll es en surface est de 8 pour des l ments minces maximal 6 2 i k i 5 ACL E Fe Pn gt gr APE F FF CE 77 2 a Lo Y Image 10 11 12 Lamelles S amp P CFK coll es en surface 5 2 Ancrage d extr mit des Lamelles S amp P CFK coll es en surface Lorsque la pente des moments est abrupte pr s d un appui ou lorsque plusieurs lamelles CFK doivent tre coll es les unes sur les autres le dimensionnement montre souvent qu il n est pas possible d ancrer uniquement par adh rence Dans de telles situations d autres moyens d ancrages aux extr mit s de la lamelle sont n cessaires A Syst me d ancrage Image 13 Syst me d ancrage S amp P brevet S amp P a d velopp un syst me d ancrage garantissant un transfert des efforts aux extr mit s des lamelles et vitant ainsi le d laminage Les Lamelles S amp P CFK sont pinc es dans 2 sabots en aluminium aux extr mit s de celle ci La pression sur les lamelles le collage ainsi que le rayon de celle ci induit par la courbure des pi ces en aluminimum garantissent l ancrage VER08 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 10 35 S8 c P B Essais avec ancrages terminaux S amp P Une s rie d essais sur le syst me d ancrage S amp P a t men e au laboratoire de la construction de l cole d ing nieurs et d architectes d
21. apports de recherche correspondants sont fournis par les fabricants des fibres Aramide 6 6 2 Protection contre l impact Les l ments d appui par exemple aux passages sup rieurs d autoroutes sont dans la pratique souvent sous dimensionn s contre l impact de v hicules Les efforts horizontaux suite l impact d un camion ne peuvent parfois pas tre absorb s par l appui et conduisent l effondrement de l ouvrage sup rieur Des m thodes de renforcement traditionnelles comme le frettage en b ton sont ind sirables pour des raisons esth tiques mais galement de place L ex cution d un frettage en b ton exige en plus de longues interruptions du trafic Le frettage en A FRP est une alternative pour ce type de renforcement En Angleterre l effet du confinement en A FRP de colonnes rondes contre l impact de v hicules a t test par les fabricants des fibres Les A FRP ont t dispos s axialement et transversalement Des tissus avec une masse surfacique de 290 g m ont t utilis s Un programme exp rimental identique a eu lieu l EIA Fribourg CH pour des colonnes carr es Dans les programmes d tude l impact est simul l aide d une poutre en flexion Dispositif d essai VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 29 35 SQp sam Chauss e sup rieure Effet au niveau de dimensionnement Niveau de terrain Fondation Image 60 Colonne d autoroute avec des efforts d impacts horizontaux
22. ation de la charge de ruine a t constat e L augmentation de r sistance pour les poutres avec Lamelles S amp P CFK coll es est de 32 par rapport la poutre de r f rence Des augmentations de 42 et de 58 ont t observ es pour les poutres munies de Lamelles S amp P CFK pr contraintes respectivement 3 et 6 Lo Image 33 Dispositif d essais l Universit Gliwice PL VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 17 35 SRP E Lamelle S amp P CFK Pouire n b ton Effort de ruine 2F Moment de ruine Moment de ruine Nu EE B Tableau 4 R sultats Effort de ruine Moment de ruine 200 200 Bc _ gt gt gt 80 Ares o 08 60 1 S EEE Z gt lt 40 PS D A N 20 gt 00 j 80 Eh 60 8 B6 C FRP 6 89 B C FRP du 40 6 B1 C FRP 3 9 B1 C FRP 300 20 B4 C FRP B4 C FRP B5 RC 0 H r 0 1 6 7 5 50 125 150 Durchbiegung mm Dehnung o Images 34 35 R sultats d essais Diagramme force fl che gauche et diagramme force allongement droite Conclusion Comme pour les dalles soumises une pr contrainte ext rieure en Lamelles S amp P CFK les essais sur des poutres ont montr s des r sultats positifs Les fl ches ainsi que louverture des fissures sont diminu es Les charges de rupture sont fortement augment es Pour la pr contrainte des lamelles faible module d lasticit sont utilis e
23. c S amp P G Sheet 90 10 i J L Image 48 R sultat d un essai pull push H Image 47 Essai Pull Push Les r sultats montrent clairement le comportement plus ductile d une colonne frett e avec des fibres de verre par rapport une colonne frett e avec des fibres de carbone C est la raison pour laquelle les fibres de verre sont principalement utilis es pour le renforcement sismique de structures VER08 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 24 35 S8 EE Dans la campagne d essai men e l Universit Technique de Gent B des colonnes rondes de 2 0 m de hauteur et d un diam tre de 400 mm ont t frett es avec des syst mes FRP diff rents Syst mes FRP S amp P C Sheet 240 avec 1 0 kg m de fibres horizontales S amp P C Sheet 640 avec 1 6 kg m de fibres horizontales Tissu en fibre de verre avec 3 6 kg m de fibres horizontales J gt gt gt j E 1 6 kg S amp P C Sheet 640 3 6 kg Glas sheet 1 86 6 8 40 29 0 2 2 0 40 6 0 8 9 10 0 12 0 14 0 Dehnung mm m Image 50 R sultats d essai de PUT de Gent B Image 49 Dommage apr s chargement Le renforcement au moyen de S amp P C Sheet 240 est mieux adapt pour le confinement d l ments comprim s Des valeurs identiques sont atteintes avec 1 0 kg m de fibres de carbone et 3 6 kg m de fibre de verre dans le
24. ce procure une protection contre la corrosion de l armature interne sous la forme d un d p t alcalin suppl mentaire La valeur de la diffusion la vapeur d eau pour une paisseur de FRP d environ 1 mm et trait e avec du S amp P Resicem oscille entre 3 000 et 5 000 Une application est possible sur un support d une humidit intrinsec jusqu 12 Valeur limite de la perm abilit la vapeur d eau d une couche Sa HH20 x paisseur de la couche m lt 4 m Sa r sistance la diffusion de vapeur d eau de la couche uH O valeur de la diffusion de la vapeur d eau du rev tement S amp P Resicem uH20 3000 5000 paisseur de la couche d env 1 mm S amp P Resin 50 55 r sine poxy HH20O 1000000 paisseur de la couche d env 1 mm Par cons quent Sa une couverture FRP en deux couches au moyen de S amp P Resicem 0 8 mm paisseur totale matrice fibres Sa 4 000 x 0 0008 3 2m lt 4mY La diffusion la vapeur d eau du syst me FRP avec du S amp P Resicem est ainsi garantie 6 2 Renforcement de sommiers Dans le cadre d un renforcement de sommiers en b ton arm la flexion il faut galement effectuer la v rification de la r sistance l effort tranchant de l l ment Selon la norme SIA 262 seule l armature d effort tranchant reprend l effort de cisaillement sans contribution du b ton Si un renforcement l effort tranchant s av re n cessaire S amp P propose le S amp P C Sheet 640
25. contraintes peut tre utilis e tr s universellement Images 38 39 40 Renforcement sismique de ma onnerie l aide de Lamelles S amp P CFK ancr es dans la dalle en b ton VER08 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 20 35 SSP EN P 6 Syst me FRP lamin sur site Tissus Les S amp P Sheets tiss s non tiss s peuvent tre mis en place soit par voie s che soit par voie humides c est dire apr s avoir t impr gn s Le r le de la matrice poxy est de permettre la transmission des efforts d une fibre l autre ou au support renforc Pour le dimensionnement seule la section th orique des fibres ainsi que leurs caract ristiques m caniques sont prises en consid ration L paisseur th orique d un lamin sur site Tissu est d termin e comme suit Coupe transversale d un Sheet FRP Epaisseur th orique Poids des fibres dans la direction renforc e Densit des fibres La disposition des fibres n est pas toujours optimale lors d une pose la main Elles peuvent tre endommag es lors de l application manuelle Pour ces raisons il y a lieu de tenir compte d un facteur de r duction environnemental y Facteur de r duction environnemental y recommand Tissu S amp P C Sheet carbone Tissu S amp P A Sheet aramide Tissu S amp P G Sheet verre lt lt lt li I Il ii ON Les caract ristiques th oriques des S amp P Sheets pour une pose la main sont don
26. de mat riaux composites base de fibre Fiber Reinforced Polymers FRP est bien adapt e r X 2 a N Image 1 Lamelle S amp P CFK Image 2 S amp P A Sheet 120 Image 3 S amp P C Sheet Image 4 S amp P G Sheet VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 3 35 SQp EE 2 Syst mes de renforcement FRP L acier d armature et les mat riaux composites base de fibres ont des comportements m caniques diff rents Alors que l acier se comporte de mani re lastique plastique les syst mes FRP dans leur ensemble ont un comportement lin aire lastique jusqu la rupture Ceci doit tre pris en compte dans le dimensionnement Les fibres utilis es dans les syst mes FRP sont noy es dans une matrice polym re Elles peuvent tre dispos es aussi bien de mani re unidirectionnelle que bidirectionnelle Dans la construction ces produits sont utilis s pour le renforcement d l ments existants 2 1 Lamelles S amp P CFK Les pr fabriqu s sont tremp s en usine dans une matrice lls sont thermiquement durcis et livr s sur le chantier sous forme d un composite FRP pr fabriqu lamelles Les lamelles S amp P CFK 150 2000 ou 200 2000 sont des produits lamin s largement r pandus pour le renforcement d ouvrages existants Ces deux types de lamelles se diff rencient par leur module d lasticit et leur d formation la rupture S amp P propose diverses largeurs et paisseurs standards en fonction des b
27. e l introduction des forces dans la structure existante Dans le concept de renforcement des Lamelles S amp P CFK sont dispos es en diagonale sur une ma onnerie existante et ancr es dans les l ments en b ton en pr rif rie Des essais l EMFA D bendorf CH montrent que l effort de traction d une lamelle CFK de 50 mm largeur et de 1 2 mm d paisseur peut tre ancr dans une rainure dans une profondeur de 25 30 cm dans un l ment en b ton limitrophe Une ma onnerie renforc e avec cette m thode se comporte de mani re lastique jusqu environ 2 3 de l effort tranchant maximum Vama image 35 Suite au d capage des lamelles CFK sous un effet d effort de la ma onnerie la d formation peut tre augment e fortement dans les tapes de d formation sup rieures sans que la capacit portante n augmente largement Les parois de ma onnerie disposent des grandes r serves de d formation gr ce auxquelles une ductilit lev e est atteinte La r sistance de s isme paroi BW6 peut tre augment e par rapport une paroi portante non renforc e r f rence BW5 a presque quadrupl Comme la fig 35 le montre la ductilit de la paroi peut tre plus que tripl e et de plus la capacit portante peut tre augment e d un facteur 1 4 Lors de l essai la lamelle CFK a t dispos e unilat ralement Schubkraft Va KN IBK ETHZ Reterenzversuch O BW Bw2 Y 8W5 Refererzversuch E 5W6 Kippen i
28. e Fribourg EIA FR L essai consiste mettre en traction deux lamelles CFK coll es uniquement au syst me d ancrage ce dernier tant scell au b ton Trois diff rentes qualit s de b ton et trois dimensions de lamelles ont t test es A chaque fois la d faillance s est produitee dans les blocs en b ton non arm s Les charges de ruine obtenues sont par cons quent d pendantes de la qualit du b ton et de la disposition des plaques d ancrage La r sistance des ancrages m caniques i pour une Lamelle S amp P CFK de 80 mm de Image 14 Ruine de b ton large est d environ 150 kN 225 200 75 50 25 1 lt 00 T 1 4 75 80x T 50 E 100x1 4 25 120x1 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 g Allongements 0 Image 15 Essai effectu L EIA de Fribourg Image 16 R sultat des essais pour b ton de classe de r sistance C20 25 C Ancrage d extr mit avec C Sheet S amp P 640 Les deux extr mit s de la Lamelle S amp P CFK sont ceintur es par un tissu S amp P C Sheet 640 Des essais sur ce sujet ont t effectu s l Universit de Lisbonne P VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 11 35 SQp Dispositif d essai 2 0 m 25 C BS 4 71 Moment kNm El Les essais montrent que le moment de ruine d une poutre ceintur e peut tre augment d environ 20 Es md qu g Le K r e x 7 E N r C c CF Deformation 5 10 15 PORTES
29. es en b ton arm a t v rifi par plusieurs tudes scientifiques Diverses bases de dimensionnement et de conception de confinement FRP sont disponibles p ex Seismic conception and retrofit of bridges de M J N Priestley F Seibel G M Calvi Un confinement FRP de colonnes rectangulaires est plus probl matique qu un confinement de colonnes circulaires D autres exp riences montraient qu un confinement FRP peut tr s efficacement emp cher un possible puisement en cisaillement Des confinements FRP n augmentent la r sistance la flexion involontaire qu un minimum De nombreux travaux de recherche ont d montr s que le frettage d l ments en b ton arm existants dans les zones de rotules plastiques augmente la r sistance et la ductilit des cadres en b ton arm En outre des essais ont montr qu une augmentation plus importante de la ductilit est atteinte en utilisant des syst mes G FRP plut t que des syst mes C FRP Ceci est d la valeur plus lev e de l allongement la rupture des fibres de verre Images 52 53 Renforcement de piliers l aide de S amp P C Sheets Image 54 Renforcement de paroi l aide de S amp P G Sheet 6 5 Renforcement sismique De nombreux ouvrages anciens en b ton arm pr sentent une r sistance trop faible face aux sollicitations sismiques La ductilit ou la r sistance en flexion des l ments comprim s piliers y est insuffisante Le recouvrement des ar
30. esoins 2 2 S amp P Sheets 2 2 1 Tissu direction unidirectionnelle Lors de la fabrication des tissus les fibres sont tir es longitudinalement unidirectionnelle Elles sont ainsi capables de reprendre des efforts imm diatement Elles permettent de ce fait l augmentation de la r sistance la traction flexionnelle et l effort tranchant d l ments de construction Lors de la phase de production m canis e les fibres de renforcement sont coll es sur une trame de support en polyester et sont conditionn es sous forme de rouleau en diff rentes largeurs et en diff rents grammages 2 2 2 Tissu direction bidirectionnelle Pour ces tissus les fibres sont dispos es dans les deux directions bidirectionnelle durant un processus de tissage Ce mode de fabrication induit une l g re ondulation des fibres Les fibres de renforcement doivent tre pr alablement tendues avant qu elles reprennent des efforts En cons quence les tissus sont id alement utilis s pour augmenter la ductilit d un l ment de construction 2 2 3 Matrice poxy Une matrice en colle poxy durcie froid est utilis e pour permettre le transfert des efforts d un tissu dans la structure renforcer En fonction du grammage les tissus sont appliqu s soit par voie s che dry lay up soit par voie humides c est dire apr s avoir t impr gn s wet lay up Pour le proc d par voie humide S amp P a d velopp une machine d impr gnation
31. ets en fibres de carbone de verre ou d aramide Le choix du type de fibres sera effectu par l ing nieur en fonction des exigences statiques et des crit res conomiques De mani re g n rale les fibres suivantes sont recommand es en fonction du but vis Augmentation de la ductilit Tissu en fibres de verre S amp P G Sheet Augmentation de la r sistance Tissu en fibres de carbone S amp P C Sheet Protection contre les explosions chocs Tissu en fibres d aramide S amp P A Sheet Les domaines d utilisation et les modes de fonctionnement correspondants ont t valu s scientifiquement lors de divers essais Les illustrations suivantes pr sentent le test pull push sur des syst mes FRP ainsi que les r sultats Dans ce test deux types de confinement FRP ont t compar s une colonne de r f rence S amp P C Sheet 240 E Modul 240 kN m gt 1 0 kg m de fibres horizontales S amp P G Sheet 90 10 E Modul 65 kN m gt 3 6 kg m de fibres horizontales Comme le module d lasticit des fibres de verre quivaut environ 25 de celui des fibres de carbone le grammage du S amp P G Sheet appliqu e est 3 6 fois plus important pour avoir une base de comparaison T T X Vertikal last K f qoan j kK Actuator 1 lt 200 200 mm S ule Vertikal Last 2000 mm Ee colonne de r f rence colonne renforc e avec S amp P C Sheet 240 colonne renforc e ave
32. matures n est g n ralement pas conforme et les extr mit s des piliers ne sont pas convenablement con ues Concr tement si une rotule plastique se forme l endroit du recouvrement ou dans la zone d ancrage cela m ne la d faillance pr coce de l l ment Le flambage des armatures longitudinales constitue un autre m canisme de rupture Le renforcement l aide d l ments de frettage FRP a fait ses preuves dans la pratique et VER08 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 26 35 S8 mms X P est utilis avec succ s Le logiciel S amp P FRP Colonna est utilis pour le dimensionnement Pour un dimensionnement correct des ouvrages soumis aux sollicitations sismiques l Iing nieur doit identifier les m canismes d terminants et tre capable de les transposer la statique Les types de dommages les plus fr quemment subis par les cadres en b ton arm sont d crits ci apr s Short Column Des fissures de cisaillement n es tr s t t dans le b ton peuvent tre attribu es une capacit de recette de force transversale insuffisante dans le secteur de raccordement colonne poutre respectivement colonne dalle Cette fissuration permet l ouverture des triers d armature de cisaillement interne et conduit l puisement de l l ment d appui Cet puisement peut tre emp ch au moyen d un renforcement de force transversale avec un FRP dans le secteur de raccordement des colonnes Puisqu il faut de
33. mp P Page 31 35 SQp mms X P 8 Essais relatifs qualit L assurance qualit est int grer soigneusement durant l ensemble des processus de renforcement FRP Le chef de projet ing nieur civil doit d s la phase de planification d finir quels examens sont n cessaires pour d finir les mesures prendre pour la statique Les tests choisis et les contr les de qualit effectuer sont lister dans le cahier des charges La direction locale des travaux ainsi que l entreprise doivent en toutes circonstances s assurer que les travaux sont ex cut s conform ment au dimensionnement Les l ments porteurs ne seront enlev es qu une fois le renforcement appliqu et apr s que l ing nieur en charge des travaux ait donn son accord 8 1 Support 8 1 1 D termination de la r sistance la compression de b ton La campagne d essai sera suffisamment pouss pour que l on puisse en tirer des conclusions repr sentatives quant la r partition des r sistances du b ton Les endroits critiques notamment aux droits des ancrages seront analys s avec un soin particulier Une m thode possible consiste pr lever des carottes pour les tester ensuite en laboratoire Il est toutefois souvent suffisant de d terminer la r sistance du b ton au moyen d un marteau d essai de duret par rebondissement scl rom tre 8 1 2 D termination de la r sistance la traction L adh rence de la lamelle en fibres de carbone sur la
34. n Tr s r sistantes vis vis d un environnement basique Verre E E Electrique fibres standard pour les polym res renforc es en fibres de verre VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 5 35 SQp DES 4 Bases techniques Pour le renforcement de structures porteuses en b ton arm ou pr contraint l aide de lamelles S amp P CFK ou de tissus S amp P l ing nieur dispose des logiciels de dimensionnement FRP Lamella et FRP Colonna Ces logiciels peuvent tre utilis tant pour la conception de dispositifs de renforcement que pour les v rifications statiques dans le cadre d un dimensionnement Les normes correspondantes aux pays s appliquent En Suisse le dimensionnement s effectue selon l Eurocode 2 et la SIA 166 En plus des propri t s des mat riaux et des formules de calcul les plus importantes des exemples de calculs sont disponibles dans le document Base de dimensionnement L utilisation des logiciels ainsi que les possibilit s sur les donn es saisir sont d crites en d tail dans le mode d emploi des logiciels Les mod les de dimensionnement et les logiciels FRP Lamella FRP Colonna tiennent compte des caract ristiques sp cifiques des syst mes de renforcement S amp P ainsi que des colles correspondantes Les longueurs d ancrages sur lesquelles les logiciels sont bas s ne sont plus valables lors du changement d un des composants du syst me Dans ces circonstances le fourni
35. n es dans les fiches techniques www sp reinforcement eu 6 1 Syst mes de r sines poxy perm able la vapeur V Directive ACI 440 pour le FRP Chapitre 8 3 3 Durabilit Selon la directive am ricaine 440 concernant les renforcements externes en FRP VE DES DES a Si un confinement complet au moyen de EE FRP est utilis il faut prendre en j consid ration les aspects de la physique des constructions que sont la perm abilit la vapeur et l eau Image 41 Une structure doit rester perm able la vapeur d eau de l int rieur vers l ext rieur VITRUV architecte et ing nieur env 50 av JC VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 21 35 SQp EE Il est imp ratif de tenir compte des conditions de la physique des constructions lors de la mise en uvre d un recouvrement total de mat riaux min raux b ton 30 50 de la surface recouverte doit encore tre perm able la vapeur d eau L utilisation d une matrice poxy dans de telles circonstances n est donc pas indiqu e S amp P Resicem est une matrice poxy sp ciale trait e au ciment L action combin e des deux diff rents moyens de liaison se traduit par un accroissement des cristaux de ciment sous l effet de la vapeur d eau au c ur du canevas d j existant de la matrice Ce syst me de matrice imperm able lors de sa pose deviendra perm able sous l action progressive de la vapeur d eau Le ciment de la matri
36. n der Wandebene 9 5 19 15 29 25 30 Horizontaiverschiebung mm Image 36 Comparaison ma onnerie renforc e FRP Image 37 Paroi portante avec et sans ouvertures avec un essai de r f rence L effort de s isme de remplacement Qacc horizontal ainsi que le poids propre et la surcharge s appliquent dans les planchers et doivent tre d riv s sur les parois portantes Dans les parois portantes des tages sup rieurs combin s avec des faibles efforts normaux de larges efforts de cisaillement naissent suite l effort de remplacement Qacc distribu triangulairement La r sistance portante est souvent exc d e par le rapport d favorable de l effort normal de l effort tranchant Dans les tages sup rieurs un renforcement doit ainsi tre dispos d rivant les hauts efforts par des tirants verticaux et diagonaux VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 19 35 SRP EE La disposition du renforcement est largement d pendante de la combinaison des efforts int rieurs Mz Nx et Vy Pour les parois portantes critiques dans les tages les plus inf rieurs et sup rieurs il r sulte de diff rentes exigences en mati re de renforcement Dans la fig 36 on montre comment les efforts r sultants sont conduits autour des ouvertures Les ancrages des lamelles et les zones de compression maximum des parois portantes doivent tre examin s sp cialement L exemple sp cifi montre clairement que la m thode de champs de
37. n restent au stade non fissur jusqu au del des charges d utilisation maximales Les charges de ruptures et les d formations associ es sont fortement augment es L augmentation de la r sistance la rupture pour la dalles renforc es avec des Lamelles S amp P CFK non pr contraintes est de l ordre de 32 77 Avec des Lamelles S amp P CFK Image 31 Dispositif d essai HES SO Fribourg CH pr contraintes l augmentation est de 82 lors d une pr contrainte de 4 et de 113 pour une pr contrainte de 6 Les d formations suppl mentaires des Lamelles S amp P CFK pr contraintes sont encore augment es par rapport celles des Lamelles S amp P CFK non pr contraintes j Allongement la Effort de ruine Moment de ruine Moment de ruine Dalle en b ton rupture beleou PS Nm us AE ET Tableau 2 R sultats des essais sur dalles Conclusion Le renorcement avec le syst me de pr contrainte des Lamelles S amp P CFK exerce une influence tr s positive sur le comportement des constructions en b ton arm Les d formations et la fissuration sont r duites l tat de service Le moment de ruine est largement augment Gr ce aux dispositifs de pr contrainte S amp P il est possible de pr contraindre progressivement les Lamelles S amp P CFK jusqu un allongement de 6 o Ce syst me est particuli rement adapt au renforcement de structures pr sentant des port es importantes ou soumises de tr
38. nte est consid rablement plus lev e pour les poutres avec les Lamelles S amp P CFK engrav es 30 00 Biegemoment in Feldmitte kNm 0 6 10 0 20 0 30 0 40 0 Durchbiegung Balkenmitte mm Image 22 Courbe moment d formation des essais B1 et B2 Avantages de l emploi de lamelles engrav es Comme de plus grands efforts peuvent tre ancr s la lamelle est mieux exploit e ceci se traduit par des sections de lamelle plus faibles La longueur d ancrage est r duite pour des moments n gatifs L ex cution d engravures est souvent meilleur march que la pr paration et l galisation du support pour des lamelles coll es en surface Les lamelles engrav es sont prot g es contre les dommages m caniques Le domaine id al d utilisation pour les lamelles engrav es est le renforcement de dalles ou poutres en sup rieur renforcement du moment n gatif moment sur appui Des applications verticales murs ou piliers sont aussi possibles Le dimensionnement s effectue l aide du logiciel S amp P FRP Lamella La valeur recommand e pour l allongement maximal de dimensionnement allongement limite iima des Lamelles S amp P CFK engrav es est de 8 10 selon le E Modul Torre Images 23 24 25 Lamelles engrav es dans le b ton VER08 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 14 35 S gp E P 5 4 Syst me de pr contrainte pour les Lamelles S amp P CFK Un syst me de pr
39. ont caract ris es par une tr s haute r sistance une haute r silience un allongement la rupture lev un bon amortissement des vibrations et un bon comportement en milieu acide et alcalin Elles sont de plus tr s r sistantes la chaleur et au feu Comme les fibres de carbone les fibres d aramide ont un coefficient de dilatation thermique n gatif dans le sens longitudinal Leur r sistance ainsi que leur module d lasticit sont sensiblement plus faibles que ceux des fibres de carbone Sous leur forme finale ces fibres sont r put es pratiquement indestructibles Elles sont utilis es dans le domaine a rospatial pour la fabrication d habits de protection pour la protections contre les explosions etc Les fibres de verres G de l allemand Glas ou de de l anglais Glass sont de longues et fines fibres tir es de la fusion du verre Ces fibres sont conditionn es en rouleaux pour la production de tissus Elles ont une bonne r sistance au vieillissement aux actions climatiques et chimiques et sont incombustibles Elles poss dent des propri t s m caniques isotropes Les fibres de verre se comportent de mani re lin aire lastique jusqu la rupture La r sistance lev e des fibres de verre est notamment due au fait que le verre pr sente moins de d fauts par unit de longueur sous forme de fibres qu en tant que mat riau compact Verre AR AR Alcali R sistant fibres d velopp es pour une application dans le b to
40. r le module d lasticit d une section unidirectionnelle lamelle CFK Les valeurs du module d lasticit et de la r sistance la traction de la matrice sont n gligeables en comparaison celles du carbone On peut donc admettre pour les lamelles que ces deux valeurs sont gales 70 de celles de la fibre de carbone Alors qu il faut utiliser les valeurs th oriques des fibres pour le calcul de tissus lamin s la main sur site ce sont les caract ristiques effectives qui sont employ es pour les lamelles CFK pr fabriqu es Lamelles S amp P CFK Les caract ristiques effectives peuvent tre employ es pour le dimensionnement Les caract ristiques des lamelles sont contr l es par S amp P Reinforcement au moyen d un concept d assurance qualit selon ISO 9001 A la diff rence des tissus lamin s la main sur site aucun facteur de r duction du au mode de fabrication ne s applique y 1 0 Image 8 Montage d une lamelle S amp P CFK Pour des projets sp cifiques S amp P peut fabriquer sur demande des lamelles S amp P CFK pr sentant un module d lasticit plus lev ou de plus grandes dimensions Les caract ristiques des Lamelles S amp P CFK peuvent tre obtenue dans les fiches de donn es techniques www sp reinforcement eu 5 1 Lamelles S amp P CFK coll es en surface Les Lamelles S amp P CFK sont li es la zone tendue de l l ment de construction fl chi au moyen de la r sine poxy S amp P
41. s La valeur recommand e pour l allongement maximal de dimensionnement allongement limite tiima des Lamelles S amp P CFK pr contrainte est de 12 Allongement de la pr contrainte de 4 6 o De nombreuses applications avec des lamelles pr contraintes sont possibles dans le domaine de la construction Renforcement posteriori de parties d ouvrages surcharg es Pr contrainte externe d ouvrages dont les c bles de pr contrainte interne sont corrod s Assainissement des joints de couplage des c bles de pr contrainte Limitation des fl ches 5 5 Renforcements de ma onnerie avec des Lamelles S amp P CFK La ma onnerie constitue un mode de construction avantageux en termes de physique du b timent et de co t Ce poc de est utilis e dans le monde entier et continuera vraissemblablement tre utilis e dans le futur En raison de l utilisation de diff rentes VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 18 35 SQp EE qualit s de briques et de mortier sa r sistance est sujette de fortes variations Le renforcement d ouvrages en ma onnerie principalement vis vis des sollicitations sismiques joue un r le de plus en plus important dans le domaine du renforcement des structures Tant les lamelles que les Sheets voir chapitre 6 peuvent tre utilis s pour le renforcement d ouvrage en ma onnerie En cas de renforcement avec des lamelles on portera une attention particuli r
42. s Lamelles S amp P CFK engrav es ou coll es en surface se pr tent bien au renforcement de poutres Image 57 Rupture par cisaillement dans une articulation pr sentant une r sistance insuffisante la plastique traction par flexion M thodologie du renforcement FRP Biegezugverst rkung pos und neg mit S amp P Lamellen CFK Schub sowie Balken schluss Verst rkung mit S amp P C Sheet 640 A S ulenanschluss Verst rkung mit S amp P G Sheet 90 10 AR Image 58 Renforcement de cadre en b ton arm Des exp riences grande chelle ont montr que des confinements FRP sont techniquement plus favorables et galement plus conomiques en comparaison a des renforcements au moyen d enrobages en acier Gr ce un confinement FRP de la colonne l puisement du b ton a lieu apr s de plus grands allongements Le confinement en FRP emp che l allongement transversal et sert en plus de renforcement contre le flambage de l armature longitudinale Avant le confinement en FRP les fissures dans les l ments porteurs devraient tre inject es l aide de r sines poxy pour permettre le transfert des efforts Comme nonc au chapitre 5 les l ments en ma onnerie peuvent tre renforc s l aide de Sheets Si l intervention vise principalement augmenter la ductilit de l l ment il convient d utiliser les S amp P G Sheet VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 28 35 SQ p X
43. s Lamelles S amp P CFK en fibres de carbone fraichement appliqu es se d collent La rigidit la flexion de la lamelle fait en sorte que celle ci veut se mettre droite imm diatement apr s avoir t appliqu e La viscosit de la colle fraiche ne suffit pas pour maintenir la lamelle la surface du b ton Dans les creux sous la lamelle des bulles d air et des vides se forment dans la colle Ces zones affaiblissent la liaison et pr sentent un danger tr s important dans la zone des ancrages aux extr mit s de la lamelle Dans les zones concaves les produits FRP sont comprim s contre le b ton et ne peuvent donc pas donner lieu de malfa ons Les syst mes FRP ne doivent pas tre coll s sur des supports irr guliers Ceci pourrait entra ner des contraintes de d viation pouss es au vide ind sirables Les irr gularit s ne doivent pas d passer les valeurs suivantes lt 5mm sous une latte m tallique de 2 m tres lt 1 mm sous une section de 30 cm On utilisera exclusivement des mortiers de compensation d ment test s 8 1 5 Humidit du support En cas d utilisation de mortier S amp P base d Epoxy par ex S amp P Resin 50 55 220 230 la teneur en eau maximale du support est de 4 Pour les mortiers S amp P avec ajouts de ciment par ex Resicem cette valeur est de 12 En cas de teneur en eau sup rieure le support doit tre s ch pour atteindre ces valeurs 8 1 6 Point de ros e Avant l application des syst
44. sseur des syst mes S amp P d clinera toute responsabilit Datei Bemessung Extras Info E amp D Querschnitt St tzenabmessungen Geometrie Rechteck b 45 cm h 30 cm r E cm L ngsbewehrung Aa 18 85 cm Liste Image 7 FRP Colonna Image 6 FRP Lamella Ces logiciels peuvent tre utilis s sans frais uniquement pour le dimensionnement des syst mes FRP de la soci t S amp P Toute autre utilisation de ces logiciels est soumise au paiement d une taxe de licence la soci t S amp P Clever Reinforcement Company AG S amp P a souscrit une assurance responsabilit civile pour les services d ing nierie L utilisateur est responsable de l exactitude des donn es servant au dimensionnement Dans le cadre d tudes pour des projets les ing nieurs et conseillers de vente de chez S amp P sont disposition pour apporter leur soutien comme par exemple pour elaboration v rification concept de renforcement effectuer les v rifications statiques n cessaires fournir des dossiers d appel d offres toutes autres requ tes techniques VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 6 35 SQp EE 4 1 Principes et r gles constructives pour le dimensionnement Les principes suivants sont respecter pour le dimensionnement selon la norme SIA 166 Concept de s curit structurale E4 lt Ra D faillance des armatures coll es Ea E Gr
45. support 8 1 6 Point de ros e 8 2 Mat riaux FRP de S amp P 8 3 Contr les d ex cution 8 3 1 Colle 8 3 2 Liaison FRP colle et b ton 8 3 3 Contr le des vides dans la colle et entre la colle et le support 8 4 S curit au travail 8 5 R f rences VERO08 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 2 35 S OO NO A P R PA O 1 Introduction Les structures porteuses Acier B ton Bois sont dimensionn es pour des sollicitations donn es et g n ralement ex cut es conform ment aux plans Les hypoth ses originales admises peuvent voluer au cours de la vie de l ouvrage et cela pour diverses raisons dont La modification de l affectation de l ouvrage L alt ration des mat riaux de construction La corrosion de l armature interne Les s ismes incendies ou explosions La modification de normes sur les actions les s curit s etc Il est galement possible de rectifier des erreurs de calcul ou de l ex cution Une parfaite connaissance et une valuation compl te de l tat existant sont les conditions imp ratives pour laborer un concept g n ral de remise en conformit Pour renforcer des l ments d ouvrages en b ton il existe les possibilit s suivantes Adaptations dans la structure porteuse nouveaux piliers ajout de sommiers etc Mise en place d armatures suppl mentaires passives ou pr contraintes Pour le renforcement d une structure porteuse existante l utilisation
46. surface en b ton est d terminante pour le choix du syst me de renforcement FRP Les efforts de traction dans le FRP sont introduits dans le b ton perpendiculairement sa surface au moyen de contrainte de cisaillement En fonction du syst me de renforcement FRP les valeurs suivantes concernant la qualit du support sont recommand es Syst me de renforcement FRP Valeurs minimales de r sistance la traction du support feth S amp P G Sheet tissu en fibre de verre gt 0 2 N mm S amp P C Sheet S amp P A Sheet gt 1 0 N mm Lamelles S amp P CFK gt 1 5 N mm Tableau 6 r sistance minimale la traction du support fetH 8 1 3 Pr paration du support Le support des syst mes de renforcement FRP doit tre propre d poussi r et ne pr senter aucune trace d huile ou de mati re grasse Pour les supports en b ton la laitance de ciment ciment p liculaire doit tre enlev e par sablage grenaillage ou pon age Les couches de peinture mat riaux d isolation ou restes de bois doivent galement tre enlev s Les travaux pr paratoires doivent tre effectu s sans VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 32 35 SQp sam endomager la structure granulaire du b ton pas de bouchardage D ventuelles fissures sup rieures 2 mm doivent tre inject es 8 1 4 Plan it de la surface Des essais d application ont d montr qu en cas d irr gularit s importantes de la surface de b ton le
47. tations de la peau Par cons quent nous recommandons l utilisation syst matique de Protection pour la t te Lunettes de s curit avec protections lat rales conforme l EN 166 V tements de protection manches longues Gants de protection conformes EN 374 Chaussures ferm es Il faut prendre en consid ration les mesures relatives au comportement adopter en cas de danger aux premiers secours et une limination appropri e des d chets etc VERO8 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 34 35 SQp DES 8 5 R f rences Au cours de plus de vingt ann es d exp riance en Recherche et D veloppement S amp P a effectu de nombreux essais et tests de ses mat riaux Les documents et r sultats correspondants sont consultables dans leur int gralit aupr s de S amp P Suisse VER08 07 2015 IND Bases des syst mes FRP de S amp P Page 35 35 SQp EE
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