Le renforcement par plat carbone est une méthode utilisée dans le domaine du Bâtiment et du génie civil pour augmenter la résistance et la durabilité des structures en béton ou en acier.
Les ingénieurs et techniciens ITS Entreprise sont spécialisés dans l’entretien, la réparation et le renforcement d’ouvrages d’art et de bâtiments en béton armé.
Méthode de renforcement des structures par plat carbone
Le renforcement par plat carbone fait partie des techniques de renforcement des structures par matériaux composites à base de fibres, également connues sous l'acronyme FRP (Fiber-Reinforced Polymer).
Dans cette méthode, des bandes de composite carbone, souvent appelées "plats" ou « tissus en fibre de carbone», sont collées à la surface de la structure existante en utilisant un adhésif époxy spécialisé. Cette intervention augmente la résistance à la flexion, à la traction et/ou au cisaillement de la structure.
Une grande vigilance doit être apportée à la connaissance de la structure existante, qui doit faire l’objet d’un diagnostic, afin de vérifier les critères du domaine d’emploi de cette technique. En effet, une vérification préalable et fondamentale est celle du critère de rupture afin de s’assurer que le degré de renforcement soit dans la tolérance. Si tel n’est pas le cas, on s’orientera vers d’autres techniques de renforcement de structure.
ITS utilise les renforts carbone en passif, mais également en actif, procédé appelé précontrainte carbone ou encore carbone précontraint. Ce procédé de précontrainte additionnelle présente à la fois l’avantage de la précontrainte (soulagement des aciers existants, blocage de flèche…) mais également celui du carbone (légèreté, durabilité face à la corrosion) et permet d’être utilisé lorsque le domaine d’emploi du carbone traditionnel ne peut être satisfait, notamment le critère de rupture. Le carbone précontraint permet de renforcer en satisfaisant un degré de renforcement : (Melu futur/Mrésistant sans renfort)≤3.
Autres solutions de renforcement de structures en béton
Outre le renforcement par plat carbone, d’autres solutions existent. Elles peuvent être combinées entre elles ou choisies au cas par cas après une évaluation structurale détaillée par des ingénieurs spécialisés :
- Renforcement par profilés métalliques, pour apporter une résistance significative au cisaillement et à la flexion
- Renforcement externe par précontrainte additionnelle, une solution très utile pour les grandes portées (poutres, dalles, ponts…)
- Renforcement par projection de béton (shotcrete ou béton projeté) qui permet de s’affranchir du degré de renforcement. La qualification Asquapro est une condition sine qua non pour l’application de ce procédé dont les lanciers doivent être formés.
- Tôles collées appelées procédé « Lhermite »
Avantages du renforcement par collage de fibres de carbone (CFRP)
En comparaison avec les autres méthodes de renforcement de structures, le renforcement par fibre carbone cumule certains avantages non négligeables.
Légèreté
Les matériaux de renforcement en carbone sont beaucoup plus légers que les matériaux métalliques traditionnels, ce qui facilite leur manipulation et leur transport. De plus, ils n’ajoutent presque pas de poids à la structure.
Résistance à la corrosion
Les plats en carbone ne sont pas sujets à la corrosion, contrairement aux renforcements en acier. L’application de plat carbone peut d’ailleurs compenser une perte de section d’acier par corrosion.
Solution polyvalente
Les tissus souples et lamelles à base de fibre de carbone sont très maniables. Les renforts en carbone peuvent donc être utilisés pour réparer et consolider une grande variété de formes et de tailles de structures en béton et acier.
Rapidité d’installation
Le processus d'application de plats carbone est généralement rapide et cause moins de perturbations à l'usage de la structure comparé à d'autres méthodes de renforcement.
Méthodologie de renforcement carbone traditionnel
Méthodologie de renforcement en carbone précontraint
Un repérage des aciers existants est réalisé sur site par les ingénieurs d’ITS puis tracé à la surface du béton.
Ensuite, les renforts et ancrages sont tracés afin de ne pas dégrader les aciers existants. La surface du béton est préparée et les ancrages sont forés puis goujonnés.
Les ancrages et renforts sont encollés à l’aide d’une résine de collage structurelle puis mis en tension à l’aide d’un vérin.
Applications
Le renforcement par plat carbone est largement utilisé pour la réhabilitation et le renforcement des ponts, des poutres, des balcons, des colonnes, des dalles, des poteaux, des voiles, dalles alvéolaires ou dalles alvéolées précontraintes et d'autres éléments structuraux en béton ou en acier.
Il est également utilisé dans des bâtiments historiques où il est important de préserver l'apparence extérieure tout en renforçant la structure.
En construction neuve, le renforcement CFRP peut pallier à un défaut de conception ou de réalisation, comme une défaillance de ferraillage.
Enfin, le procédé de renforcement par lamelles de carbone peut servir de contrôle de déformation, notamment en zone sismique.
ITS Entreprise, travaux de renforcement
ITS Entreprise a une expérience de plus de 30 ans dans l’entretien, la réparation et le renforcement d’ouvrages d’art et de structures en béton.
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