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Techniques et avantages de renforcement par chemisage des poteaux

Comment renforcer les structures en béton armé ? Le chemisage de poteaux  est certainement l’intervention la plus utilisée pour son efficacité et ses coûts réduits

Dans le domaine du génie civil et de l’architecture, le renforcement structurel est un aspect fondamental pour garantir la sécurité et la durabilité des constructions. Parmi les diverses techniques utilisées, le chemisage de poteau se distingue par son efficacité pour améliorer la capacité de charge et la résistance sismique des poteaux existants. Sa réalisation est subordonnée à une étude minutieuse des conditions structurelles existantes et au calcul et aux vérifications de la nouvelle intervention.

Qu’est-ce que le chemisage de poteaux

L’habillage de poteau, ou jacketing en anglais, est une intervention de renforcement structurel qui consiste à appliquer une couche supplémentaire de matériau autour des poteaux existants pour en augmenter la résistance ou améliorer leurs performances. Cela peut être nécessaire pour différentes raisons, notamment l’augmentation de la charge que le pilier doit supporter pour s’adapter à de nouveaux besoins d’utilisation, la correction de défauts structurels ou pour améliorer la résistance sismique du bâtiment.

Les matériaux utilisés pour l’habillage peuvent varier en fonction des besoins spécifiques du projet, mais peuvent inclure du béton, de l’acier, des fibres composites renforcées de polymères (FRP), ou une combinaison de ces matériaux. L’objectif principal est de fournir un renforcement améliorant les caractéristiques structurales du poteau sans compromettre sa stabilité ou sa fonctionnalité.

C’est une intervention modérément invasive, assez rapide à réaliser, relativement peu coûteuse et permet d’obtenir des améliorations radicales en termes de sécurité. En particulier, cela permet d’augmenter:

  • la capacité de charge, selon le phénomène dit de «confinement» du béton. La présence du nouveau béton (de caractéristiques supérieures à celui existant) et de l’acier garantit une pression latérale s’opposant à la dilatation en réponse aux charges axiales ;
  • la résistance à la flexion et à la coupe, des interventions «sélectives» peuvent également être réalisées. Si le renforcement vise uniquement à augmenter la résistance à la flexion, les barres longitudinales en acier devraient également être ancrées dans les éléments structurels adjacents, en ajoutant également des armatures de connexion transversale entre la chemise elle-même et les poutres existantes. Au contraire, pour augmenter uniquement la résistance à la coupe, l’habillage ne devrait pas être ancré, laissant un joint avec la dalle d’environ 1 cm (pour le béton et pour l’armature) ;
  • la capacité de déformation, c’est-à-dire la capacité de répondre aux sollicitations par déformation non structurelle (essentielle pour absorber l’énergie).

L’habillage de poteaux est une technique traditionnelle et éprouvée, ayant démontré toute son efficacité au fil des décennies.

Il trouve application dans une large gamme de scénarios, de la restauration de bâtiments historiques à la correction de défauts structurels, de la réponse à des charges supplémentaires à la réduction des risques sismiques. Dans des contextes où la démolition et la reconstruction sont impraticables, peu rentables ou non durables, l’habillage offre une solution efficace pour améliorer les performances structurelles sans compromettre l’intégrité du bâtiment.

Les matériaux utilisés pour l’habillage de poteau dépendent des besoins spécifiques du projet et des conditions de la structure existante. Le béton armé représente un choix courant pour sa polyvalence et sa résistance, tandis que l’acier et les matériaux composites renforcés de fibres offrent des solutions alternatives en termes de légèreté et de facilité d’installation. Les méthodes d’application varient du coulage traditionnel à la préfabrication, permettant une personnalisation en fonction des besoins structurels et de conception.

Le seul véritable défaut de l’habillage en béton armé réside dans l’augmentation des «masses», c’est-à-dire de la largeur des poteaux eux-mêmes, ce qui pourrait réduire la surface de plancher. Cependant, cet inconvénient pourrait être surmonté en optant pour des habillages réalisés avec des fibres renforcées, une intervention moins courante que l’habillage en béton et en étriers métalliques, mais tout aussi efficace, notamment pour améliorer la résistance à la traction, sans ajouter de charges ou de masses supplémentaires à la structure existante.

Les phases de réalisation de l’habillage en acier

Le processus de réalisation de l’habillage de poteau peut varier légèrement en fonction des spécificités du projet et des matériaux utilisés. La manière dont l’intervention est réalisée peut faire la différence dans sa réussite effective.

Les étapes de base à suivre pour l’habillage de poteau sont les suivantes : 

  • évaluation structurelle : avant de commencer l’intervention, il est nécessaire de mener une évaluation approfondie de la structure existante, y compris des tests et des enquêtes sur les matériaux et de définir le degré de connaissance du bâtiment. Cela aidera à identifier les conditions structurelles actuelles, les éventuels défauts ou dommages existants, et à déterminer les exigences de renforcement nécessaires ;
  • conception de l’habillage : sur la base des résultats de l’évaluation structurelle, le type de matériau à utiliser, l’épaisseur de l’habillage et d’autres détails techniques sont déterminés. La conception doit également prendre en compte les règlementations locales et les normes de sécurité ;
  • étais des poteaux concernés : précaution préventive pour protéger la structure de l’élément pendant les activités ;
  • vérification de l’état de conservation : du béton du poteau à traiter et éventuelle démolition des parties de béton dégradées ;
  • en cas de lésions profondes : procéder à des injections de mortier ;
  • redressement des barres longitudinales : en cas de déformation ;
  • préparation du plan de pose : par nettoyage de la surface et humidification ;
  • pose de barres et étriers supplémentaires en acier ;
  • application du béton : cela peut inclure le coulage, l’application manuelle ou l’utilisation de formes préfabriquées, en fonction de la méthode choisie et de la taille du poteau ;
  • retrait des étançons.

Il est important de se rappeler que dans les structures existantes, la connaissance de la structure et des matériaux utilisés est très importante. Définir le niveau de connaissance et les facteurs de confiance correspondants, à partir des tests et des inspections effectués, permet en effet d’identifier les résistances moyennes des matériaux à utiliser dans les vérifications.

Quand est-il nécessaire de renforcer structurellement les poteaux ?

Fondamentalement, le renforcement structurel des poteaux par habillage est toujours utile, surtout dans les cas où des dommages aux structures existantes sont constatés, la sous-dimension des poteaux, l’utilisation de matériaux de mauvaise qualité ou dégradés avec le temps. Cependant, il existe également des cas plus urgents.

Voici les différents cas dans lesquels on a le plus souvent recours à l’habillage de poteau : 

  • augmentation de la charge : si un bâtiment subit une modification de sa destination d’usage ou une reconversion entraînant une augmentation de la charge structurale sur les poteaux, il peut être nécessaire de les renforcer pour garantir qu’ils puissent supporter de nouvelles charges en toute sécurité ;
  • détérioration structurelle : avec le temps, les poteaux peuvent subir une détérioration en raison de facteurs tels que la corrosion, les dommages par le feu, les attaques chimiques, l’érosion ou les actions sismiques. Dans ces cas, il est essentiel d’intervenir avec des mesures de renforcement pour restaurer l’intégrité structurelle et garantir la sécurité du bâtiment ;
  • mise à jour réglementaire : les réglementations et les normes de construction peuvent être modifiées avec le temps, avec l’introduction de nouveaux standards de sécurité et de résistance sismique. En réponse à ces mises à jour normatives, il peut être nécessaire de renforcer les poteaux existants pour assurer la conformité aux normes en vigueur ;
  • restructuration, agrandissement et surélévation : lors de travaux de restructuration ou d’agrandissement d’un bâtiment existant, il peut être nécessaire de renforcer les poteaux pour les adapter aux nouveaux besoins de conception et garantir la stabilité de toute la structure pendant et après les travaux de construction ;
  • prévention de l’effondrement : dans des situations où il y a un risque imminent de défaillance structurelle en raison de dommages ou de faiblesses significatifs dans les poteaux, le renforcement structural peut être utilisé comme mesure préventive pour éviter l’effondrement du bâtiment et protéger la sécurité du public ;
  • amélioration de la valeur économique du bâtiment : quelles que soient les véritables nécessités, procéder à l’habillage des poteaux signifie améliorer les garanties de sécurité de la propriété et donc sa valeur économique. Un détail important, si la perspective est la vente de la propriété, peut-être dans quelques années.

En général, le renforcement structurel des poteaux est nécessaire lorsque la capacité de charge ou la stabilité des poteaux est compromis, ce qui pourrait mettre en péril la sécurité du bâtiment ou des personnes qui y habitent ou le fréquentent. L’évaluation précise des conditions structurelles et l’adoption de mesures appropriées sont essentielles pour garantir la durabilité et la sécurité des constructions dans le temps.

Il existe cependant d’autres cas où il est possible d’améliorer la résistance des poteaux avec des techniques moins invasives : 

  • restauration de la chemise externe : plutôt que de procéder à l’application d’une nouvelle chemise, il est possible d’intervenir sur la restauration de celle existante. L’objectif est de «nettoyer» les éléments métalliques, les renforcer avec des matériaux à prise rapide, contenir les éventuelles déformations ;
  • application de plaques en FRP : souvent, la simple pose de matériaux très minces et peu invasifs tels que les fibres composites renforcées de matrice polymère (FRP) peut augmenter la résistance d’un poteaux. Ces interventions génèrent un effet similaire à celui obtenu avec l’augmentation de l’armature ;
  • application de chaux hydraulique modifiée : même la chaux hydraulique, si elle est intégrée correctement avec des pouzzolanes naturelles, peut garantir une résistance accrue aux poteaux.
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