Des fibres de carbone pour renforcer les bâtiments

L'utilisation d'un bâtiment peut évoluer au cours du temps, passant de l'habitation à une activité tertiaire ou même industrielle par exemple. Ce changement d'usage doit s'adapter à la législation et aux exigences du Maître d'Ouvrage. La modification d'activité d'un local peut augmenter significativement la charge d'exploitation que doit soutenir le plancher. La structure initialement dimensionnée pour une charge d'exploitation déterminée, doit être renforcée dans le cas où la nouvelle charge d'exploitation est supérieure.

Le CSTB travaille depuis quelques années sur ces types de procédés de renforcement des structures pour lequel un premier Avis Technique a été délivré en 2001. D'autres Avis Techniques sont en cours d'examen sur le même type de procédé.

Tous les procédés consistent en le collage de tissus ou de lamelles de fibres de carbone sur les éléments de structure (planchers, poutres, murs, poteaux). Les fibres sont imprégnées de résine et appliqués sur l'élément. L'adhérence est obtenue en quelques minutes et le composite obtenu présente une résistance supérieure à celle du béton.

Cette nouvelle technique de renforcement, simple à mettre en œuvre, a séduit les acteurs de la construction depuis une dizaine d'années. Les travaux s'effectuent sur le terrain et peu de préparation est nécessaire, contrairement aux procédés de réparation classiques, souvent très lourds et encombrant (collage de plats métalliques sous la surface du plancher, contreventement). De par leur légèreté, leur utilisation en zone sismique ne modifie pas la répartition des efforts dûs au séisme au sein de la structure. Pour l'utilisation en zone sismique, il n'y a donc pas lieu de revoir entièrement l'ouvrage mais seulement la zone à renforcer.

Lancement d'un programme de recherche

Afin de dimensionner correctement un renforcement in situ de composites, il y a lieu de connaître tout d'abord les caractéristiques mécaniques nécessaires au calcul de ce complexe puis de vérifier la compatibilité du dimensionnement avec les résultats obtenus par essais. C'est pourquoi le CSTB se lance dans un programme de recherche sur le sujet, qui alimentera la connaissance et permettra de mieux répondre aux demandes d'Avis Techniques.

Le CSTB travaille sur la mise en œuvre et le dimensionnement du procédé de renforcement appliqué à divers éléments structuraux (dalle ou voile en béton armé, murs en maçonnerie, poteaux…). Les travaux actuels s'attachent à qualifier, sur la base d'essais, la contrainte de glissement admissible à l'interface de l'élément et du renfort, et la contrainte inter-laminaire au sein du renforcement. Ce sont en effet ces deux paramètres qui gouvernent le dimensionnement.