1.  Introduction

La rénovation par collage peut s’avérer très utile dans le cas d’ouvrages, (presque exclusivement en béton), endommagés dont les dégradations des matériaux et des structures peuvent être dues à des erreurs de conception ou d’exécution, à des modifications de conditions d’exploitation, au vieillissement des matériaux…

2.  Le plat métallique collé :

2.1  Principe :

C’est l’Hermite qui s’est, intéressé en premier à cette technique consistant à associer par collage, des armatures métalliques disposées extérieurement avec du béton. Le plat métallique collé est pratiqué avec succès en France depuis 1965. D’abord très utilisée dans le domaine des bâtiments industriels, la technique c’est très vite rependue dans la consolidation d’ouvrage d’art où elle a, dans bien des cas, permis soit d’accroître la capacité portante, soit de renforcer localement une structure présentant des insuffisances de résistance. Ce type de renforcement présente comme atouts majeurs de n’engendrer pratiquement aucune modification géométrique, d’être très peu encombrant et d’être relativement simple et rapide à mettre en œuvre. Vu le faible coût des matières première cette technique se révèle être économiquement efficace. Le procédé de l’Hermite est très utilisé partout dans le monde surtout dans le renforcement de ponts.

2.2  Mise en œuvre :

Pour qu’une opération de renforcement d’une structure par collage de tôles se solde par un succès, diverses conditions doivent être réunies:

Le béton :

Le béton doit subir un traitement approprié à définir selon les conditions du chantier (souvent un sablage à sec ou humide). Un mortier de ragréage est destiné à pallier, dans certains endroits, le manque d’enrobage des armatures internes ou bien à reprofiler la surface qui n’aurait pu efficacement être traitée par les précédentes techniques, en limitant la surface à ragréer à 20 % de la surface de collage et en s’assurant qu’il n’y a aucune zone ragréée en extrémité de tôles.

La colle :

La colle est généralement une résine époxydique qui doit être soigneusement choisie pour ses qualités d’adhérence aux renforts choisis et au béton. L’épaisseur minimale de la couche de est colle de l’ordre du millimètre

Le dispositif de serrage :

Le dispositif de serrage devra maintenir une pression de l’ordre de 400 à 500 kg / m2 de surface collée jusqu’à polymérisation complète.

Les armatures de renforts :

Pour garantir les propriétés d’adhésion de l’acier, toute la préparation des tôles (découpage, préassemblage si besoin est, abattage des arêtes et enfin sablage) doit avoir eu lieu en usine. Il est possible d’utiliser ces tôles dans la demi-journée sans protection particulière, mais passé se délai, il est indispensable de couvrir l’acier d’un verni non gras compatible avec la colle choisie. Le transport des tôles doit donc être effectué avec les plus grands soins. Les tôles de renfort sont habituellement des tôles en acier E24-2. En générale, on essayera de prendre des tôles d’épaisseur comprise entre 3 et 5 millimètres car il est important que l’acier se plastifie avant décollement de manière à obtenir une structure ductile et non fragile. Dans le cas ou l’effort à reprendre serait trop grand, on préfèrera superposer le collage à dépasser cette épaisseur de tôle

En règle générale, lorsque la structure est très dégradée, il est prudent de ne pas prendre en compte les armatures passives existantes lors d’une vérification de l’aptitude au service (état limite de service). Par contre, si les armatures passives existantes semblent pouvoir être prises en compte, on réduit, dans les calculs, leur section effective à l’aide d’un coefficient d’expression : ki = 0,46 + 0,08 × ea avec ea épaisseur du renfort exprimée en mm :

De même, la section des tôles collées est réduite par le coefficient d’expression : ke = 1,2 – 0,08 × ea

Par ailleurs, la contrainte dans les aciers de renforcement doit être limitée à : σe = 0,47 × fe fe étant la limite élastique de l’acier employé pour les tôles, le coefficient 0,47 tenant compte de la flexion locale de la tôle au voisinage des fissures.

2.3  Inconvénients :

Malgré ses nombreux avantages la technique du plat collé a aussi un grand nombre d’inconvénients.

D’importantes difficultés de manutention.

Des variations brusques de températures peuvent avoir des conséquences désastreuses sur l’assemblage, allant jusqu’au décollement de l’assemblage.

Des problèmes liés à la réalisation des joints peuvent se présenter et des risques de décollement sont à craindre en extrémité des tôles. Pour palier à ce problème, on peut mettre en place des verrous (toutefois l’installation d’un tel procédé entraine un sur coût).

Comme mentionné plus haut, la mise en œuvre d’un dispositif de pression est nécessaire durant la phase de polymérisation de la colle et ceci n’est pas toujours chose aisée.

3.  Remplacement de l’acier par des matériaux composites :

Actuellement, de nombreuses recherches tentent de remplacer l’acier par des matériaux composites et les composites à base de fibres de carbone sont, sans aucun doute, ceux qui apportent le plus grand nombre d’avantages. En effet les fibres de carbone confèrent aux matériaux d’excellentes propriétés statiques et dynamiques. Ces matériaux présentent une contrainte de rupture très élevée pour une densité cinq fois moindre que celle de l’acier.

Il est donc très clair que de tels matériaux comportent nombres d’avantages. Les tissus en fibres de carbone (TFC) étant très légers et souples ils peuvent être fabriqués et acheminés en très grandes quantités sur les chantiers. Les tissus pouvant être fabriqués en très longues bandes ceci supprime le problème des joints entre les tôles. Un autre avantage du procédé TFC réside aussi dans le fait que la résine est utilisée à double fin : elle réalise à la fois l’imprégnation du tissu et son collage au support. Il en résulte, d’une part, une plus grande simplicité de mise en œuvre et, d’autre part, un fonctionnement mécanique amélioré, le renfort ne comportant qu’une seule surface de contact au lieu de deux dans le cas du collage d’une plaque rigide. Vu la légèreté des composites à base de fibres de carbone, au contraire des tôles en acier, aucun système de pression n’est nécessaire durant la phase de polymérisation de la colle. La souplesse du TFC lui permet d’être appliqué sur des surfaces courbes sans problème.

Propriétés mécaniques comparées des composites à base de fibres et d’un acier

4.  Bibliographie

www.techniquedelingenieur.fr :

documents :

Projet de renforcement ou de réparation d'un pont (ref : c7803)

Renforcement des ouvrages d’art par matériaux composites (ref : am5615)

http://ori-oai.u-bordeaux1.fr/ori-oai-search/notice.html?id=u-bordeaux1-ori-547&format=dc_id