Procédé de restauration de poutres permettant une augmentation de leur résistance

Abstract

 Procédé de restauration de poutres anciennes permettant une augmentation substantielle de la résistance à la charge dont la caractéristique principale est l'utilisation de barres métalliques (3 et 9) et de barres de fibres de verre (16) noyées dans une masse de mortier d'époxy de sorte que les différentes zones comblées par le mortier soient à la fois armées et d'un seul tenant.

Description

[0001] La restauration des éléments de charpente de bâtiments anciens rencontre de multiples problèmes.

[0002] Chaque restauration apparaît pratiquement comme un cas unique de par l'importance relative et l'interdépendance des données particulières. Cependant, l'accroissement de la résistance à la charge et l'aspect esthétique du résultat sont des données quasi permanentes.

[0003] On connaît les techniques consistant à adjoindre à la poutre existante une nouvelle poutre destinée à soulager la prer.. 3re. Les deux poutres sont rendues solidaires par des tirants vissés de part en part ou encore par des barres pénétrant dans la poutre ancienne sans la traverser comme cela est décrit dans la demande de brevet européen No 0 034 224.

[0004] Ces deux techniques présentent des inconvénients importants lorsque la poutre ancienne a une flèche accusée. De plus leur mise en oeuvre est compromise lorsque l'espace libre au-dessus de la poutre ancienne est compté. Enfin, l'aspect original de la poutre n'est conservé que très exceptionnellement.

[0005] Selon d'autres techniques, le renforcement est obtenu par l'adjonction d'armatures, en général métalli-^ques, comme dans les documents DE OS 25 31 656 ou DE PS 547 576, ou encore par la mise en précontrainte de la poutre, tel que cela est indiqué dans le document PCT demande internationale No. WO 82/03647.

[0006] D'autres techniques encore préconisent un renforcement fondé au moins partiellement sur l'utilisation de résine synthétique, en particulier la résine époxy comme cela est exposé dans les documents DE AS 24 51 639 et DE PS 22 61 820.

[0007] Les inconvénients liés aux solutions proposées dans les deux documents ci-dessus sont abondamment exposés et critiqués dans le document DE OS 31 33 014, qui préconise une disposition d'armatures internes propres ou destinées à combattre le cisaillement des poutres en leurs appuis.

[0008] Hormis les inconvénients d'ordre structurel des solutions connues, il convient de souligner l'extrême difficulté, voir l'impossibilité, d'appliquer ces solutions dans des cas concrets en raison du fait qu'elles supposent une liberté totale de manoeuvre aux abords de la poutre et qu'elles impliquent, pour certaines, la nécessité de déplacer la poutre de l'endroit qu'elle occupe. Ce grief ne s'applique pas à la solution proposée dans le document DE PS 22 61 820 qui, ne s'attachant qu'à la rénovation des extrémités de la poutre, n'intervient en rien dans l'accroissement de la résistance à la flexion et se soustrait aux contraintes y relatives.

[0009] Au surplus, les techniques connues ne satisfont que très rarement l'impératif esthétique que la rénovation doit respecter par nature.

[0010] La présente invention présente une solution qui satisfait à la fois les exigences techniques liées au renforcement et les exigences d'ordre esthétique. De plus, un avantage considérable de la présente invention est de pouvoir s'appliquer dans des conditions d'accès très difficiles ce qui est généralement le cas. En outre, la présente invention permet de tirer parti de la flèche des poutres anciennes alors que les techniques connues l'ignorent simplement ou voient >leur efficacité réduite par l'existence de celle-ci tout en modifiant son aspect original.

[0011] La solution selon l'invention est exposée dans les revendications.

[0012] On va décrire ci-après à titre d'exemple une variante )d'exécution en se fondant sur le dessin où :

la figure 1 montre une vue latérale partiellement dégagée de la poutre,

la figure 2 montre l'utilisation d'une pièce de bois sec dans une poutre évidée.

[0013] ; Selon la variante illustrée à la figure 1, la poutre (1) présente une flèche qui est proportionnellement exagérée sur le dessin afin de rendre celui-ci plus facilement compréhensible.

[0014] On pratique, à la surface supérieure de la poutre (1), une gorge (2) destinée à recevoir les barres métalliques (3, 4 et 5) ainsi qu'une partie de la masse de mortier d'époxy (6); on peut également utiliser des profilés.

[0015] Dans la face inférieure de la poutre, on prélève une languette (7) puis on réalise également une gorge (8) dans laquelle on dispose une barre métallique (9) qui sera noyée également dans une masse de mortier d'époxy (10).

[0016] On perce ensuite des trous dont l'orifice supérieur débouche dans la gorge supérieure et l'orifice inférieur dans la gorge inférieure. On place dans ces trous les barres de fibres de verre (16).

[0017] L'extrémité (11) de la poutre étant supposée atteinte, on la nettoie du bois non sain ce qui laisse un espace vacant (12) .

[0018] L réalise ensuite un coffrage (13) avec du bois de même essence et même ancienneté que celui de la poutre. L'ajustement du coffrage se fait de sorte que l'extérieur du coffrage constitue le prolongement de la poutre. Afin de rendre cet ajustement aussi imperceptible que possible on peut, comme il est montré sur le dessin, réaliser une queue d'hirondelle (18).

[0019] Dans la partie saine de la poutre (11) on perce des trous (14) dans lesquels on loge les barres de fibres de verre (15).

[0020] On réalise un coffrage simple (non représenté) au haut de la poutre pour la partie de la masse de mortier (6) qui dépasse la surface supérieure de la poutre.

[0021] Une fois les coffrages ajustés, et toutes les barres mises en place on referme la gorge inférieure 8 à l'aide de la languette (7).

[0022] On peut alors injecter ou couler la résine époxy ou le mortier d'époxy qui :

- scelle la barre métallique inférieure (9) et la languette (7), ainsi que les extrémités inférieures des barres de fibres de verre (16),

- scelle les barres de fibres de verre (16) dans le corps de la poutre (1),

- comble l'espace laissé vacant (12) et scelle le coffrage (13), les extrémités des barres métalliques (3 et 9) et des barres de fibres de verre (15),

- scelle les barres métalliques (3, 4 et 5) et scelle également l'extrémité supérieure des barres de fibres de verre (16).

[0023] On élimine ensuite le coffrage simple situé sur le sommet de la poutre et on lave les éventuelles bavures qui.peuvent se produire le long de la languette (7) ou au raccord (18) de la poutre et du coffrage permanent.

[0024] A la figure 2 est illustrée une variante intervenant principalement dans deux types de situations. Premièrement lorsque le coeur de la poutre est atteint et deuxièmement lorsque l'élimination du bois non sain oblige à amputer la poutre sur un tronçon entier.

[0025] L-ns ces deux cas, le remplacement du bois éliminé pourrait se faire uniquement avec de la résine ou du mortier coulé soit dans les parois saines de la poutre soit dans un coffrage réalisé selon l'exemple donné dans la première variante. Cependant, le prix de la résine d'époxy peut dissuader l'entrepeneur de choisir la solution de la rénovation au profit du remplacement pur et simple de .la poutre. Afin de pouvoir conserver au moins l'apparence extérieure originale grâce à la rénovation, la deuxième variante met en jeu une pièce neuve de bois sec (17) qui occupe partiellement l'espace laissé libre par l'élimination du bois non sain.

[0026] Dans le cas d'une poutre dont le coeur est attaqué, il sera possible d'insérer une poutre neuve (17) de même longueur mais de section plus faible. Pour renforcer immédiatement cette nouvelle poutre on peut pratiquer comme dans la première variante et disposer des barres métalliques (3 et 9) et des barres de fibres de verre (16). Une fois la pièce neuve (17) et les barres (3, 9 et 16) mises en place on coule une masse de mortier qui enrobe cet ensemble et le rend solidaire du reste de la poutre.

[0027] Dans le cas d'une poutre dont un tronçon a dû être supprimé, la pièce de bois sec est rendue solidaire par les barres de fibres de verre (15) qui sont alors scellées d'une part dans le bois sain (Fig.l No 11.) et d'autre part dans la pièce de bois sec (17). L'espace entre la poutre (11) et la pièce (17) et ensuite comblé par de la résine ou du mortier. 5Le coffrage est réalisé comme indiqué dans la première variante. Ici encore, il est souhaitable de renforcer la poutre entière grâce aux barres de fibres de verre (16) et aux barres métalliques (3 et 9).

[0028] Une poutre dont la section résistante originale était constituée de deux éléments en bois superposés ayant chacun une largeur de 24 cm et une hauteur de 38 cm (pour une portée de plus de 9 mètres) a été rénovée selon l'invention.

[0029] Sur la surface supérieure de la poutre, 3 barres métalliques de 24 mm de diamètre, ayant respectivement des longueurs de 10.20 m, 4.95 m et 2.60 m, ont été scellées dans un bloc de mortier d'époxy d'une section maximum de 20 cm par 11 cm de large au milieu de la poutre, décroissant progressivement pour atteindre 7 x 11 de large aux appuis.

[0030] Des barres en fibres de verre ont été disposées verticalement de manière que leur extrémité supérieure soit ancrée dans la masse de mortier comprenant les 3 barres métalliques. Ces barres ont été réparties en 19 paires, les espaces séparant chacune des paires étant plus petits aux abords des appuis que vers le milieu de la poutre.

[0031] L'inertie globale de la nouvelle section résistante, compte tenu des coefficients de sécurité prescrits par les normes (allemandes en l'espèce), représente une augmentation de 240% par rapport à l'ancienne, (calculée comme si le bois n'était pas atteint).

[0032] ) Il va de soi que cette proportion ne peut être généralisée mais elle donne néanmoins une idée de ce que la solution, selon l'invention, peut apporter.

[0033] La présente invention comporte de multiples avantages dont en premier lieu un accroissement substentiel de la résistance. jLa très grande adaptabilité du procédé permet de réaliser chaque rénovation en tenant compte des particularités de l'espèce, accès, état du bois ancien, importance, localisation et configuration des zones où le bois ancien n'est plus sain, conservation des caractéristiques esthétiques.

[0034] La présente invention trouve également son application lorsque la poutre ancienne a une statique satisfaisante, mais qu'on désire réduire son module d'élasticité pour éliminer ou atténuer les vibrations par exemple.

Revendications

1. Procédé de restauration de poutres permettant une augmentation de la résistance à la charge et mettant en jeu des barres métalliques, des barres de fibres de verre, de la résine époxy et du mortier d'époxy CARACTERISE EN CE QUE l'on place une barre métallique au moins dans le sens de la longueur de la poutre et en ce que l'on dispose des barres de fibres de verre dans des logements préalablement. percés dans la poutre, les barres de fibres de verre étant placées de manière qu'une de leurs extrémités au moins soit libre et voisine de la barre métallique et en ce que l'on enrobe ensuite, par injection ou coulage, la barre métallique et les extrémités des barres de fibres de verre dans une masse de mortier, le corps de chacune des barres de fibres de verre, dans son logement, étant rendu solidaire de la poutre par de la résine époxy.

2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on dispose la barre métallique au-dessus de la poutre et en ce que l'on coule la masse de mortier enrobant cette barre sur la surface supérieure de la poutre.

3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on dispose la masse de mortier contenant une barre métallique au moins partiellement dans une gorge que l'on a préalablement pratiquée dans la partie supérieure de la poutre.

4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'on place plusieurs barres métalliques de longueurs différentes dans la masse de mortier de façon que le milieu de chacune des barres soit situé au niveau de la flèche de la poutre, les barres étant disposées par ordre ) décroissant de longueur les unes au-dessous des autres, comblant ainsi au moins partiellement le vide créé sur la partie supérieure de la poutre du fait de la flèche.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'on élimine des extrémités de la poutre le bois non sain et qu'on le remplace par une masse de mortier d'époxy et en ce que l'on coule ou injecte cette masse et 1 la masse enrobant la barre métallique au cours d'une seule opération, de sorte que ces deux masses n'en forment qu'une et font bloc en un seul corps.

6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'on réalise un coffrage permanent en bois, de même essence et de même ancienneté que la poutre, dans lequel la masse de mortier destinée à remplacer le bois non sain est coulée.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que l'on pratique, à la partie inférieure de la 5 poutre, une gorge dans laquelle on place une barre métallique que l'on noie ensuite dans une masse de résine ou de mortier.

B. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que lors de la création de la gorge inférieure, on prélève une ) languette de bois et en ce que l'on remet en place cette languette lorsque la barre métallique a été placée dans la gorge.

9. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'on perce des logements au travers de la poutre, ces logements ayant un orifice dans la gorge supérieure et dans la gorge inférieure, et en ce que l'on dispose des barres de fibres de verre dans ces logements de manière que leurs extrémités soient voisines des barres métalliques supérieure et inférieure et en ce que l'on coule ou injecte une masse de mortier qui enrobe à la fois les barres métalliques et les extrémités des barres de verre et qui assure la liaison des barres de fibres de verre avec la poutre en comblant les interstices entre le logement et la barre.

0. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on réalise des gorges dans les flancs de la poutre en prélevant des languettes et en ce que l'on dispose dans ces gorges des barres métalliques qui, une fois les languettes remises en place sont enrobées d'une masse de mortier d'époxy par injection ou coulage.

11. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on supprime une partie au moins de la poutre et en ce qu'on la remplace par une pièce neuve de bois sec dont la liaison avec le reste ae ia poutre est réalise au moins pour une part avec des barres de fibres de verre que l'on dispose dans des logements percés à la fois dans la partie saine de la poutre et dans la pièce neuve, et en ce qu'on noie ensuite la pièce et les barres de fibres de verre dans une masse de mortier d'époxy.

12. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on évide au moins partiellement le centre de la poutre à partir de son sommet et en ce que l'on place une pièce neuve de bois sec dans l'évidement, la liaison entre la pièce neuve et le reste de la poutre étant ensuite assuré pour une part au moins par le coulage d'une masse de mortier ou de résine époxy.

Dessins