Des chercheurs de l’Empa mettent au point des lamelles précontraintes pour la rénovation d’ouvrages anciens

La technologie permettant de stabiliser les structures en béton avec des plastiques renforcés de fibres de carbone, et donc de les faire durer plus longtemps, a été développée il y a plusieurs décennies, entre autres à l'Empa. Aujourd'hui, les chercheurs de Dübendorf travaillent sur une nouvelle variante à lamelles précontraintes - avec de bonnes perspectives d'application pratique.

Crédit image: Empa

Les dalles de béton testées : les fissures et les déformations en laboratoire montrent que la nouvelle méthode a un grand potentiel. (En haut : méthode Ebrog avec précontrainte, en bas sans précontrainte et méthode classique ainsi qu'un élément non renforcé pour comparaison).

Poutrelles en béton déformées, fissures sur la face inférieure des ponts, risque de rouille pour les armatures: en Suisse, de nombreux ouvrages prennent de l'âge. Prenez les routes nationales, par exemple : selon le rapport d'état 2019 de l'Office fédéral des routes (OFROU), une grande partie des ponts ont été construits entre le milieu des années 1960 et les années 1980 du siècle dernier - avec des charges de trafic nettement plus faibles qu'aujourd'hui.

Renforcer les structures porteuses
Les plastiques renforcés de fibres de carbone (PRFC) sont utilisés depuis longtemps pour réhabiliter les structures porteuses qui souffrent de leurs charges : des lamelles plates, collées sur la face inférieure, contrebalancent la charge. Dans le cas de la méthode "Ebrog" (armature collée à l'extérieur sur des rainures), par exemple, qui n'est apparue que ces dernières années, des rainures étroites sont fraisées à l'avance dans le sens longitudinal de la poutre.

Crédit image: Empa

Pour cette nouvelle méthode, l'équipe de l'Empa a spécialement conçu des étriers en forme de U en PRFC (à gauche sur la photo). Les couleurs indiquent la charge sur le matériau : le jaune signifie une charge élevée, le rouge la plus forte. Les avantages : une transmission des forces plus précisément définie et, surtout, une construction sans métal - à l'abri de la corrosion omniprésente et redoutée.

Les chercheurs de l'Empa poursuivent maintenant le développement de cette méthode. Ils testent des laminés en PRFC précontraints qui renforcent "activement" les poutres en béton : ils sont collés avec de la résine époxy sous contrainte de traction. Une fois que la liaison a durci, les extrémités sont détendues - et les bandes, qui "veulent" se contracter, s'opposent encore plus à la déviation.

Sans métal... pas de corrosion
Ce qui paraît simple au premier abord est délicat dans le détail, notamment aux extrémités des bandes, où agissent d'énormes forces de traction pouvant atteindre 14 tonnes. Pour éviter qu'elles ne s'arrachent, elles doivent être fixées de manière fiable. Jusqu'à présent, on utilisait pour cela des plaques d'aluminium, collées et fixées par des chevilles, mais l'équipe de l'Empa a conçu pour cette nouvelle méthode des supports en U spéciaux en PRFC. Les avantages: une transmission des forces plus précisément définie et, surtout, une construction sans métal - à l'abri de la corrosion omniprésente et redoutée.

Crédit image: S&P Clever Reinforcement Company AG

Réhabilitation d'un des ponts de l'autoroute entre Küssnacht et Brunnen : En octobre 2018, des poutres en béton ont été renforcées pour la première fois avec des stratifiés PRFC selon la méthode Ebrog ; toutefois, sans précontrainte.

Le procédé avec précontrainte et étriers en PRFC a augmenté la capacité de charge d'une dalle de béton de 77 % par rapport à la méthode de renforcement "classique" sans rainures et sans précontrainte. Même sans précontrainte, l'augmentation était encore de 34 %.

Prochaine étape
Pour que la technologie soit prête à être commercialisée, des essais à grande échelle sur des dalles de béton d'une portée de six mètres doivent encore être menés, avant qu'un véritable projet de rénovation ne soit mené en circonstances réelles.