Avis Technique 3/14-757*V2 Annule et remplace l’Avis Technique 3/14-757*V1

Eléments des structure renforcés par collage de matériaux composites

Foreva® TFC (ou TFC H) Titulaire : Société Freyssinet

1bis, Rue du Petit Clamart FR-78140 Vélizy-Villacoublay

Tél. : 01 46 01 84 84 Fax : 01 46 01 86.52 E-mail : tfc@freyssinet.com;tfch@freyssinet.com Internet : www.freyssinet.com

Groupe Spécialisé n° 3.3

Structures tridimensionnelles, ouvrages de fondations et d’infrastructure

Publié le 8 février 2017

Commission chargée de formuler des Avis Techniques et Documents Techniques d’Application

(arrêté du 21 mars 2012)

Secrétariat de la commission des Avis Techniques CSTB, 84 avenue Jean Jaurès, Champs sur Marne, FR-77447 Marne la Vallée Cedex 2 Tél. : 01 64 68 82 82 - Internet : www.ccfat.fr Les Avis Techniques sont publiés par le Secrétariat des Avis Techniques, assuré par le CSTB. Les versions authentifiées sont disponibles gratuitement sur le site internet du CSTB (http://www.cstb.fr) CSTB 2017

2 3/14-757*V2

Le Groupe Spécialisé n° 3.3 « Structures tridimensionnelles, ouvrages de fondation et d’infrastructure » a examiné, le 4 octobre 2016 le dossier de demande de modificatif de l’Avis Technique 3/14-757*V1 sur le procédé de renforcement de structures par tissus de carbone collé, dénommé FOREVA TFC et TFC H, exploité par la Société FREYSSINET. Il a formulé sur ce dossier l’Avis Technique ci-après qui annule et remplace l’Avis Technique n° 3/14-757*V1. Cet Avis est formulé pour les utilisations en France Européenne et dans les Départements d’Outre-Mer.

1. Définition succincte Procédé de renforcement d’éléments de structure, consistant à coller sur la surface des éléments visés un tissu de fibres de carbone Foreva® TFC (ou TFC H) à l’aide d’une résine époxy à deux composants Foreva® Epx TFC. Ce procédé est destiné à augmenter la capacité portante des éléments concernés, par fonctionnement mécanique conjoint élément-tissu, grâce à l’adhérence conférée par la résine après son durcissement, entre les deux matériaux.

1.1 Identification des composants Les composants sont livrés sur le site de mise en œuvre de la manière suivante : pour ce qui concerne la résine bi-composante Foreva® Epx TFC,

sa référence commerciale est Foreva® Epx TFC Résine et Foreva® Epx TFC Durcisseur. Elle est livrée en kit (résine : 3,57 kg + 1,43 kg durcisseur) de 5 kg. Ces références sont indiquées sur les sacs,

pour ce qui concerne le tissu, il est livré en rouleaux de longueur maximale 50 m, en largeurs standard 75, 150, 200 ou 300 mm.

2. L'AVIS L’Avis qui est émis prend en compte le fait que la conception et le dimensionnement du renforcement sont effectués par ou sous la responsabilité de FREYSSINET, l’exécution des travaux étant effectuée par FREYSSINET.

2.1 Domaine d'emploi accepté Le domaine d’emploi accepté par le Groupe Spécialisé n°3 est celui couvrant les poutres, dalles, murs et poteaux entrant dans la constitution des bâtiments courants (habitations, bureaux, hôpitaux, administrations, etc….) et des bâtiments industriels (supermarchés, entrepôts, etc.). Les éléments renforcés par le procédé sont : en béton armé. en béton précontraint. en maçonnerie (blocs de petits éléments : blocs de béton de

granulats lourds ou en brique). Sont visés le renforcement des panneaux de remplissage en maçonnerie, ainsi que le renforcement des chaînages dans le cas des murs en maçonnerie porteurs.

Les éléments concernés sont sollicités par des charges à caractère principalement statique, comme c'est le cas dans les bâtiments administratifs, commerciaux, scolaires, hospitaliers, d'habitation, de bureaux, parkings pour véhicules légers (30 kN de charge maximale à l'essieu). L’augmentation des capacités résistantes par les procédés de renforcement est limitée aux actions rapidement variables. Compte tenu du caractère accidentel de l’action sismique, l’utilisation du procédé en zones sismiques 1 à 5 au sens de l’arrêté du 22 Octobre 2010 modifié est autorisée dans les limites du respect des prescriptions données dans le paragraphe 2.3 ci-après (Prescriptions Techniques). L'utilisation en bâtiments industriels est admise tant que l'agressivité chimique ambiante peut être considérée comme normale et que les charges non statiques ne sont pas de nature répétitive entretenue pouvant donner lieu à fatigue. On peut citer, à titre d’exemple de charges exclues, les machines tournantes et les passages intensifs et répétés de camions. L’utilisation des procédés pour le renforcement des dallages n’est pas visée dans le cadre du présent Avis Technique. Les utilisations autres que celles prévues au présent domaine d’emploi, notamment les renforcements d’éléments constitués de matériaux autres que le béton et la maçonnerie (bois, métal, etc…) sortent du champ du présent Avis. L’avis n’est valable que si la température de la résine et du support au niveau du collage n’excède pas 45°C en service continu et 60°C en pointe (pendant 24h) sauf si on recourt à une procédure de traitement thermique lors de la polymérisation de la

résine Epx TFC. Avec un traitement thermique à 50°C pendant 3 jours, la température de la résine et du support au niveau du collage ne doit pas excéder 54°C en service continu et 69°C en pointe (pendant 24h). Les prescriptions techniques (paragraphe 2.3 du présent Avis) précise les conditions dans lesquelles le renforcement par le procédé Foreva® TFC (ou TFC H) peut être envisagé. L ‘Avis est émis pour les utilisations en France européenne (Métropole+Corse) et dans les Départements d’Outre-Mer.

2.2 Appréciation sur le procédé

2.21 Aptitude à l'emploi

2.211 Stabilité L’examen des performances de durabilité du complexe tissu-résine, au travers des essais de vieillissement accéléré et de fluage effectués par le demandeur, permet de conclure que le procédé conduit à l’augmentation des capacités résistantes des éléments renforcés, conformément aux modèles de calcul développés dans le Dossier Technique établi par le demandeur, à condition de respecter strictement les prescriptions données au §2.3 du présent Avis. L’utilisation du procédé de renforcement en zones sismiques 1 à 5 au sens de l’arrêté du 22 octobre 2010 modifié est possible moyennant le respect des dispositions prévues au paragraphe 2.317 des Prescriptions Techniques.

2.212 Utilisation en milieu humide Le renfort peut être utilisé sur support béton humide étant donné que la résine Foreva® Epx TFC a fait l’objet d’essais d’adhérence sur support béton sablé humide. L’utilisation du procédé Foreva® TFC (ou TFC H) sur support ruisselant est exclue.

2.213 Sécurité au feu

2.2131 Réaction au feu En l’absence de Procès-Verbal de réaction au feu, les procédés sont non classés au sens des Euroclasses. Le procédé de renforcement Foreva® TFC et TFC H a fait l’objet d’essais de réaction au feu effectués au LNE (n°P155645 pour le Foreva® TFC et n°P140920 pour le Foreva® TFC H) donnant lieu à un classement M1 sur support M0 non isolant.

2.2132 Résistance au feu En ce qui concerne la résistance au feu, les procédés de renforcement par fibres ne participent pas à la tenue des éléments renforcés. Lorsqu’une protection au feu est prévue par-dessus le composite, elle doit justifier d’un essai de résistance au feu effectué sur un support identique, par un laboratoire agréé par le Ministère de l’Intérieur. Une attention particulière doit être apportée au fait que les caractéristiques mécaniques de la colle diminuent rapidement lorsque la température augmente.

2.214 Prévention des accidents lors de la mise en œuvre ou de l'entretien

Pour la manipulation de la colle et son application, il y a lieu de respecter les prescriptions du Code du travail concernant les mesures de protection relatives à l’utilisation des produits contenant des solvants, utilisés pour le nettoyage des outils (la résine utilisée n’est pas solvantée). En dehors de ce point, les conditions de mise en œuvre ne sont pas de nature à créer d’autre risque spécifique.

2.22 Durabilité – entretien La durabilité des éléments renforcés est normalement assurée dans le domaine d’emploi accepté. Comme précisé à l’article 2.1, cet Avis ne vise pas les utilisations en locaux (ou ambiances) suivants :

1- atmosphère agressive (type solvant, etc…)

3/14-757*V2 3

2- lorsque la température est susceptible de dépasser 60°C en pointe ou 69°C si on recourt à une procédure de traitement thermique (50°C pendant 3 jours) lors de la polymérisation de la résine (valeur de pointe : valeur dont la durée de maintien est inférieure à 24 heures).

En effet, pour la première restriction, la stabilité des caractéristiques mécaniques de la colle n’est pas démontrée. Pour la seconde restriction, la température de transition vitreuse des résines ne permet pas de dépasser une température en pointe de 60°C (les essais de fluage présentés ont été effectués à 60°C) et de 69°C avec traitement thermique. Dans le cas où des dégradations (chocs, abrasion, etc.) sont possibles, une protection mécanique du renforcement est à prévoir. Fabrication et contrôles Les éléments entrant dans la constitution du procédé sont fabriqués dans des usines spécialisées : Le tissu est fabriqué par la Société PORCHER (France) ou par la

société CIT (Italie, Etats-Unis), sous licence de la Société japonaise TORAYCA ;

La colle bi-composants a été mise au point et est fabriquée par BOSTIK, en France.

La fabrication du tissu, ainsi que celle de la colle, font l’objet d’un plan d’assurance-qualité avec FREYSSINET dans les usines concernées.

2.23 Finitions Lorsque des revêtements (notamment peintures) sont prévus sur le renforcement, ils doivent avoir fait l’objet d’essais préalables validant leur adhérence sur la matrice époxydique du procédé de renforcement Foreva® TFC (ou TFC H). Dans le cas d’une utilisation du procédé de renforcement en face supérieure des dalles, le système de renforcement doit être protégé par un mortier.

2.3 Prescriptions techniques Le renforcement des éléments de structure peut induire la nécessité d’une reprise en sous-œuvre des fondations, due aux majorations ou aux redistributions des efforts dans les éléments porteurs ou de remplissage en maçonnerie.

2.31 Conditions de conception et de calcul La conception et le dimensionnement du procédé de renforcement FOREVA TFC et TFC H sont effectués par la société Freyssinet titulaire de l’Avis Technique.

2.311 Justification à la rupture Cette justification doit être réalisée en prenant en compte la hauteur totale de la section de l’élément à renforcer (ex : pour une poutre en T, il convient de considérer la hauteur totale de la section avec la table de compression). Elle consiste en une vérification de l’élément à la rupture, toutes redistributions effectuées, et sans tenir compte du renforcement, sous la combinaison ELS rare (considérée conventionnellement dans les calculs comme combinaison ELU fondamentale) G+Q1+oiQi, où G représente la sollicitation due à la charge permanente et oiQi celle due aux charges de courte durée d’application dites d’accompagnement de l’action de base Q1, y compris s’il y a lieu les charges climatiques et celles dues aux instabilités. Toutefois, cette justification n’est pas à effectuer si : (R1) 0,63 (S2), dans le cas d’un élément principal, dont la

rupture est susceptible d’entraîner celle d’autres éléments (poutre porteuse, par exemple),

(R1) 0,50 (S2), dans le cas d’un élément secondaire, dont la rupture n’est pas susceptible d’entraîner celle d’autres éléments (panneaux de dalles de planchers posés sur poutres, par exemple).

Avec, dans ces expressions : R1 : capacité résistante à l’ELU, en situation fondamentale, de l’élément non renforcé. S2 : sollicitation agissante à l’ELU, en situation fondamentale, sur l’élément renforcé.

2.312 Renforcement des éléments en béton armé vis-à-vis du moment de flexion

Dans tous les cas, les vérifications vis-à-vis du moment de flexion doivent être effectuées sur la section totale de la poutre à renforcer (avec prise en compte de la table de compression des sections en T).

Le dimensionnement à la flexion du procédé de renforcement Foreva® TFC (ou TFC H) est effectué selon les règles BAEL 91 rev 99 (Recommandations de l’AFGC de 2003 révisées 2007) ou selon les Eurocodes (Recommandations de l’AFGC de 2011) suivant les DPM précisant le référentiel à prendre en compte. Les justifications à effectuer, vis-à-vis du moment de flexion, pour les éléments en béton renforcés par le procédé Foreva® TFC (ou TFC H), sont les suivantes : Calcul à l’ELS : ce calcul est effectué selon les hypothèses classiques du béton armé, en tenant compte de l’historique du chargement et du renforcement (y compris un éventuel déchargement ou vérinage provisoire en cours de travaux). Ceci conduit à superposer les états de contraintes relatifs aux deux situations suivantes : ouvrage non renforcé, soumis aux sollicitations initiales,

appliquées au moment où l’on entame les travaux de renforcement,

ouvrage renforcé, soumis aux sollicitations additionnelles. Cette justification est menée en prenant en compte un coefficient de sécurité de 3,09 sur la contrainte à rupture du composite Foreva® TFC (ou TFC H). Il y a lieu de limiter la contrainte finale dans le composite à 0,9 fois la contrainte limite de traction dans les armatures tendues existantes. Pour cette justification, il y a lieu de limiter la contrainte finale dans les armatures tendues existantes à la valeur : Dans le cas d’un dimensionnement selon les Eurocodes : fslim=0,80 fyk sous combinaison caractéristique Dans le cas où le renfort composite n’est pas appliqué sur la totalité de la partie de la structure fissurée (risque de pénétration des agents agressifs), il y a lieu de justifier la maîtrise de la fissuration conformément au paragraphe 7.3 de la norme NF EN 1992-1-1 et son Annexe Nationale. Dans le cas d’un dimensionnement selon le BAEL 91 rev 99 : cas de la fissuration peu préjudiciable : fe sous combinaison rare cas de la fissuration préjudiciable : la limitation prévue à l’article

A.4.5,33 des Règles BAEL91 sous combinaison rare cas de la fissuration très préjudiciable : la limitation prévue à

l’article A.4.5,34 des Règles BAEL91 sous combinaison rare La contrainte de compression dans le béton est limitée à : Dans le cas d’un dimensionnement selon les Eurocodes : 0,6 fck sous combinaison caractéristique et à 0,45 fck sous

combinaison quasi-permanente. Dans le cas d’un dimensionnement selon le BAEL 91 rev 99 : 0,6 fcj sous combinaison rare Calcul à l’ELU : ce calcul est mené conformément aux détails donnés dans le dossier technique établi par le demandeur. En plus des hypothèses classiques sur le béton et l’acier, la déformation du renfort Foreva® TFC (ou TFC H) est limitée à 0,87% (1%/1,15) et le coefficient de sécurité adopté sur la contrainte de rupture du composite est de 1,86 en situation fondamentale. Vérification du glissement à l’interface composite-béton : cette vérification consiste à s’assurer que la contrainte de cisaillement à l’interface composite-béton n’excède pas la valeur de la contrainte limite de cisaillement. Cette valeur limite s’appuie dans tous les cas sur des essais de pastillage à effectuer in situ sur le support après préparation, ragréage le cas échéant, dans l’état dans lequel il est destiné à recevoir le renforcement. La valeur de la contrainte de cisaillement limite à retenir pour le dimensionnement est calculée de la manière suivante, à partir de la résistance caractéristique ftk obtenue par les essais de pastillage :

A l’ELS : )2tkf

; MPa (1,5 Minτ

A l’ELU (fondamental et accidentel) : )1,5tkf

; MPa (2 Minu τ

Dans tous les cas, le procédé Foreva® TFC (ou TFC H) n’est pas applicable si les essais de pastillage donnent une valeur de ftk inférieure à 1,5 MPa.

2.313 Renforcement des éléments en béton armé vis-à-vis de l’effort tranchant.

Le renforcement des dalles vis-à-vis de l’effort tranchant n’est pas visé dans le cadre du présent Avis Technique.

4 3/14-757*V2

Pour les poutres, le renforcement vis-à-vis de l’effort tranchant peut s’envisager avec des mèches à ancrage total dans la partie comprimée (table) ou sans mèches. L’angle de déviation des mèches ne doit pas excéder 15°. Le dimensionnement à l’effort tranchant du procédé de renforcement Foreva® TFC (ou TFC H) est effectué selon les règles BAEL 91 rev 99 (Recommandations de l’AFGC de 2003 révisées 2007) ou selon les Eurocodes (Recommandations de l’AFGC de 2011) suivant les DPM précisant le référentiel à prendre en compte. Dans tous les cas, les vérifications vis-à-vis de l’effort tranchant doivent être effectuées conformément aux prescriptions des paragraphes 15 et 16 du Dossier Technique. En l’absence d’utilisation des mèches d’ancrage dans la hauteur comprimée de la poutre, la contribution du renforcement composite pour les vérifications vis-à-vis de l’effort tranchant (VRd,f) doit être effectuées sur la section réduite de la poutre à renforcer (sans prise en compte de la table de compression des sections en T). Le renforcement à l’effort tranchant sans mèches ou sans ceinturage complet n’est pas admis dans le cas d’un moment négatif sur l’appui considéré. Dans le cas d’utilisation des mèches d’ancrage dans la hauteur comprimée de la poutre, il y a lieu de tenir compte des capacités résistantes des mèches ancrées, conformément aux conditions d’essais et aux prescriptions des paragraphes 15, 16 et 21.3 du Dossier Technique, la poutre ainsi renforcée pouvant être justifiée sur la totalité de sa section (hauteur de table comprise).

2.314 Renforcement des éléments en béton précontraint.

Le dimensionnement du renforcement des éléments en béton précontraint par le procédé Foreva® TFC (ou TFC H) est effectué selon les règles BPEL 91 rev 99 (Recommandations de l’AFGC de 2003 révisées 2007) ou selon les Eurocodes (Recommandations de l’AFGC de 2011) suivant les DPM précisant le référentiel à prendre en compte. Les méthodes utilisées sont décrites aux paragraphes 13, 14, 15.3 et 16.3 du Dossier Technique. Les principes de justifications sont identiques à ceux développés dans le cas du béton armé sauf en ce qui concerne les états limite de service en flexion : Dans le cas d’un dimensionnement selon le BPEL91 rev 99 : Pour la justification à l’état limite de service, il convient de tenir compte des classes de vérification de l’ouvrage initial (avant renforcement). Dans le cas d’un dimensionnement selon les Eurocodes : Pour la justification à l’état limite de service, il y a lieu de limiter la contrainte de traction à 0,9 fpk dans les armatures de précontrainte (cas de la précontrainte adhérente) sous combinaison caractéristique. Dans tous les cas, il convient de s’assurer que, pour le renforcement en flexion des éléments en béton précontraint, la section d’enrobage soit complètement comprimée sous les combinaisons quasi permanentes.

2.315 Renforcement des poteaux en béton armé vis-à-vis de leur capacité en compression (confinement)

Le renforcement par Foreva® TFC (ou TFC H) peut être utilisé pour augmenter la capacité portante des poteaux sollicités en compression. Le dimensionnement du renforcement est à effectuer conformément aux dispositions décrites au paragraphe 17 du Dossier Technique (principe de justification des recommandations de l’AFGC de 2011). Seuls les confinements sans renfort longitudinal sont visés dans cet avis.

2.316 Utilisation du procédé dans les Départements d’Outre-Mer.

En cas d’utilisation du procédé TFC (ou TFC H) dans les départements d’Outre-Mer, la valeur ftk à considérer dans les calculs est obtenue en multipliant la résistance caractéristique obtenue par les essais de pastillage par le coefficient 0,60.

f . 0,60f age)tk(pastilltk(calcul)

2.317 Renforcement vis-à-vis des actions sismiques.

Généralités : Afin d’être en mesure d’effectuer la conception et le dimensionnement du procédé Foreva TFC (ou TFC H), une évaluation et une analyse préalable du risque sismique de

l’ouvrage, sur la base d’un diagnostic de qualification de cet ouvrage (analyse de la résistance à l’action sismique du bâtiment), devront être préalablement réalisées par un bureau d’étude structure en fonction des objectifs de protection définis selon la catégorie du bâtiment et l’origine de la déficience. Cette évaluation de l’ouvrage devra être réalisée conformément aux prescriptions des §3, 4 et 5 de la NF EN 1998-3 et son Annexe Nationale et des chapitres 2, 3 et 4 du Guide AFPS-CSTB « Diagnostic et renforcement du bâti existant vis-à-vis du séisme » de Mars 2013. Ces investigations et cette analyse préalables devront permettre de définir la stratégie de renforcement de l’ouvrage (renforcement global et/ou local, choix du système de renforcement,…). Le renforcement par Foreva TFC (ou TFC H) conduit à augmenter localement les capacités portantes des éléments renforcés, ou encore à améliorer la ductilité par confinement, dans le domaine d’emploi visé. Il s’agit d’une stratégie de renforcement locale ayant pour but d’augmenter la résistance et la ductilité de zones spécifiques de la structure de l’ouvrage. Les cas visés pour le renforcement vis-à-vis des actions sismiques sont décrits aux §18 et 19 du Dossier Technique. En revanche, en dehors des bâtiments avec des poteaux primaires participant au contreventement, il n’est pas établi que le renforcement par Foreva TFC (ou TFC H) contribue à modifier la raideur ou la ductilité globale de l’ouvrage dans lequel il est incorporé. Pour ces raisons, le calcul des sollicitations d’origine sismique, effectué conformément à la NF EN 1998-1 et son Annexe Nationale, pour le cas des bâtiments à risque normal, est fait sans tenir compte de la contribution des renforcements à la réponse de l’ouvrage (méthode d’analyse linéaire avec utilisation de la raideur effective keff=EI/2 ; E étant le module du béton ou de la maçonnerie et I l’inertie brute de la section sans prise en compte des renforts). Dans le cas du renforcement des bâtiments avec poteaux primaires participant au contreventement, le renforcement Foreva TFC® (ou TFC H) influence les raideurs élastiques des éléments et donc les résultats de l’analyse linéaire globale de l’ouvrage. Pour la détermination des sollicitations sismiques dans ces éléments, il convient de procéder à deux calculs, à savoir avec et sans prise en compte de la raideur des renforts TFC (ou TFC H). Les actions sismiques sont calculées en considérant dans la modélisation la structure primaire sans renfort, puis la structure primaire avec renforts (les renforts sont intégrés par une majoration forfaitaire de 15 % des efforts calculés sous sollicitation sismique à considérer pour le calcul du renforcement). Le coefficient de comportement prend les valeurs indiquées dans le dossier technique établi par le demandeur, au paragraphe 18.5. Pour les vérifications vis-à-vis de l’état limite de non effondrement défini par la NF EN 1998-3, l’approche par coefficient de comportement n’est pas adaptée. Dans ce cas, il convient d’utiliser le spectre de réponse élastique dans la méthode d’analyse globale. Les justifications de résistance sont ensuite menées en statique équivalent, en tenant compte des capacités résistantes des éléments renforcés selon les principes détaillés aux § 18 et 19 du Dossier Technique et selon les prescriptions techniques complémentaires ci-dessous. L’attention est attirée sur la fait que, pour le cas des bâtiments réputés conformes à la NF EN 1998-1 et son Annexe Nationale, les renforcements en TFC doivent être prévus de manière à ne pas empêcher le comportement ductile des éléments structuraux de l’ouvrage. Afin d’éviter un impact du renforcement sur l’occurrence des mécanismes de ruine de l’ouvrage, conformément aux prescriptions des §18.8.5, 18.8.6 et 18.10 du Dossier technique, il convient de vérifier systématiquement que l’ouvrage renforcé par le procédé FOREVA TFC (ou TFC H) respecte les conditions de ductilité globale et locale imposées par la NF EN 1998-1 et son Annexe Nationale. Le renforcement des poteaux et des voiles pour lesquels les effets du second ordre ne sont pas négligeables n’est pas visé dans le cadre du présent Avis Technique.

Vérification du glissement à l’interface composite-béton et composite-composite : Dans le cas d’un renforcement vis-à-vis des actions sismiques, l’adhérence à l’interface composite-béton doit systématiquement être assurée à l’aide d’un dispositif d’ancrage spécifique permettant d’assurer l’entraînement total du composite en tout point du renforcement. La structure dans laquelle sont scellées les mèches doit être dimensionnée au séisme et le ferraillage doit être connu et apte à reprendre les efforts engendrés par les mèches scellées a posteriori.

3/14-757*V2 5

Il convient de respecter les dispositions constructives décrites aux §18.13 et 19.5 du Dossier Technique. L’utilisation des dispositifs d’ancrage (mèches, micromèches) avec scellement à travers la maçonnerie est exclue. Les valeurs de calcul des systèmes d’ancrage sont indiquées aux §21.3 et 21.4 du Dossier Technique. Le système de scellement associé aux mèches WFC 300 devra fait l’objet d’une Evaluation Technique Européenne visant une utilisation en situation sismique. Le scellement devra être dimensionné afin de mobiliser une capacité résistante en traction supérieure ou égale à celle de la mèche en fibre de carbone du système WFC 300. Sauf pour le cas des renforcements par confinement, les recouvrements entre renforts composites devront systématiquement être traités par les dispositions d’ancrage spécifiques décrites au §18.13 du Dossier Technique afin de garantir une adhérence totale à l’interface composite-composite.

Renforcement des éléments en béton vis-à-vis de la flexion : Le dimensionnement à la flexion du procédé de renforcement Foreva® TFC (ou TFC H) est effectué selon les Eurocodes (NF EN 1998-3 (Annexe A) et son Annexe Nationale ; Recommandations parasismiques de l’AFGC de Juin 2015). Les vérifications vis-à-vis de la flexion doivent être effectuées conformément aux prescriptions du paragraphe 18.8 du Dossier Technique.

Renforcement des éléments en béton vis-à-vis de l’effort tranchant : Le dimensionnement à l’effort tranchant du procédé de renforcement Foreva® TFC (ou TFC H) est effectué selon les Eurocodes (NF EN 1998-3 (Annexe A) et son Annexe Nationale ; Recommandations parasismiques de l’AFGC de Juin 2015). Les vérifications vis-à-vis de l’effort tranchant doivent être effectuées conformément aux prescriptions du paragraphe 18.9 du Dossier Technique. Pour le renforcement en cisaillement des voiles, la contribution des renforts Foreva TFC® (ou TFC H) à la résistance à l’effort tranchant doit être déduite de l’application de la formule de Vf du §18.9.1 du Dossier Technique multipliée par un coefficient de sécurité

complémentaire de 0.7.

Renforcement des nœuds (poteaux-poutres) des ossatures en béton : Le renforcement par Foreva TFC® (ou TFC H) peut être utilisé pour augmenter la capacité résistante des nœuds (jonctions poteaux-poutres) d’une ossature en béton (confinement du nœud). Le renforcement par confinement (vertical et horizontal) des nœuds à l’aide du procédé Foreva TFC® (ou TFC H) devra être prolongé sur la longueur critique, telle que définie par la NF EN 1998-1 et son Annexe nationale, de l’ensemble des éléments (poutres et poteaux) connectés au nœud. Le dimensionnement du renforcement est à effectuer conformément aux dispositions décrites au paragraphe 18.10 du Dossier Technique.

Renforcement des chaînages des structures en béton : Le procédé Foreva TFC® (ou TFC H) peut être utilisé pour le renforcement des chaînages d’extrémité de mur et de plancher en béton armé. Le dimensionnement du renforcement est à effectuer conformément aux prescriptions du §9.10 de la NF EN 1992-1-1 et son Annexe nationale (évaluation des efforts de traction résistants des tirants) et aux prescriptions du §18.11 du Dossier Technique.

Renforcement des panneaux de remplissage en maçonnerie de petits éléments sollicités en flexion hors-plan. Les murs visés sont des murs de remplissage en blocs de béton de granulats lourds ou en brique encadrés par une ossature en béton armé. Les justifications à effectuer consistent notamment à s’assurer que la contrainte de cisaillement à l’interface composite-maçonnerie n’excède pas la valeur de la contrainte limite de cisaillement. Cette valeur limite s’appuie dans tous les cas sur des essais de pastillage à effectuer in situ sur le support après préparation, dans l’état dans lequel il est destiné à recevoir le renforcement.

La contribution du Foreva® TFC (ou TFC H) en compression est négligée. La valeur de la contrainte de cisaillement limite à retenir pour le dimensionnement est calculée de la manière suivante, à partir de la résistance caractéristique ftk obtenue par les essais de pastillage : A l’ELU accidentel (situation sismique) :

)1,5

tkf ; MPa (2Min u τ

Le procédé TFC n’est pas applicable si les essais de pastillage donnent une valeur de ftk inférieure à 1 MPa sauf pour le cas du renforcement sur un seul côté d’un panneau de remplissage vis-à-vis du risque de non effondrement (fonction dite « filet ») où la valeur minimale de l’essai de pastillage sur le support ftk ne doit pas être inférieure à 0,5 MPa. Les maçonneries « porteuses » (panneau de remplissage assurant un rôle de contreventement de l’ossature) doivent dans tous les cas être renforcées sur les deux faces, et exemptes d’enduit. Le cas du renforcement sur une seule face est réservé aux seuls cas des maçonneries non « porteuses » (aucune contribution au contreventement de l’ouvrage), le renforcement remplissant dans ce cas une fonction de non effondrement (fonction dite « filet »). Pour ce dernier cas, le collage est admis sur enduit, à condition de vérifier les conditions de tenue de l’enduit par les essais de pastillage, dans les conditions définies ci-dessus, avec la même limite d’emploi. Les forces d'inertie perpendiculaire au plan du panneau de remplissage en maçonnerie doivent être calculées conformément aux prescriptions du §4.3.5 de la NF EN 1998-1 et son Annexe nationale en retenant un coefficient de comportement qa=1. L’espacement entre bandes verticales de renfort Foreva TFC (ou TFC H) devra être inférieur à la largeur du bloc de maçonnerie constituant le panneau de remplissage. Les vérifications doivent être effectuées conformément aux prescriptions du paragraphe 19.2 du Dossier Technique.

Renforcement des panneaux de remplissage en maçonnerie de petits éléments sans enduit, sollicités dans leur plan : Les murs visés sont des murs de remplissage en blocs de béton de granulats lourds ou en brique encadrés par une ossature en béton armé. Le renforcement par Foreva TFC® (ou TFC H) peut être utilisé pour augmenter la capacité résistante en contreventement d’un système de type portique avec panneau de remplissage en maçonnerie. Dans le cas du renforcement des maçonneries de remplissage des structures en portique béton armé, le renforcement des pieds de poteau par confinement est nécessaire. Avant la mise en œuvre du renforcement, il conviendra de s’assurer que les panneaux de remplissage en maçonnerie sont bien jointifs des éléments en béton porteurs. Le modèle de calcul des sollicitations correspond au modèle bielle-tirant classiquement utilisé dans le cas du contreventement par maçonnerie chaînée (structure en maçonnerie porteuse, chaînée et "armée" par le Foreva® TFC ou TFC H). Pour ce type de modèle, la résistance en compression de la bielle est à considérer en fonction des matériaux constitutifs du mur. La présence de TFC ne modifie en rien cette résistance en compression. La résistance en traction du renforcement, quant à elle, est prise en compte au travers de la vérification du glissement à l’interface composite-support et de la résistance du support lui-même, sur la base d’essais de pastillage sur le support. Les bandes de renforts Foreva TFC® (ou TFC H) posées sur la maçonnerie devront être correctement ancrées sur des éléments structuraux résistants au séisme (chaînages, poteaux, planchers, poutres en béton armé) à l’aide d’un système d’ancrage spécifique (mèches, …) conformément aux prescriptions du §19.5 du Dossier Technique. Pour la détermination des sollicitations sismiques dans ces éléments, il convient de procéder à deux calculs, à savoir avec et sans prise en compte de la raideur des éléments de remplissage en maçonnerie renforcée. Les actions sismiques sont calculées en considérant dans la modélisation la structure primaire seule (portique), puis la structure primaire et les éléments de remplissage renforcés (portique triangulé). Cela conduit dans chaque cas à un système d’actions sismiques assorties

6 3/14-757*V2

d’excentrements par rapport au centre de gravité. Chaque système d’actions doit être réparti dans les éléments de la structure et ces éléments sont justifiés vis-à-vis des deux systèmes d’actions considérés. Les vérifications doivent être effectuées conformément aux prescriptions du paragraphe 19.3 du Dossier Technique.

Renforcement des chaînages des murs en maçonnerie : Le procédé Foreva TFC® (ou TFC H) peut être utilisé pour le renforcement des chaînages des murs en maçonnerie. Une vérification à la rupture devra être réalisée sur les murs en maçonnerie porteurs avant renforcement sismique conformément aux prescriptions du §2.311 du présent Avis. Le dimensionnement du renforcement est à effectuer conformément aux prescriptions du §19.4 du Dossier Technique.

Renforcement des planchers vis-à-vis de leur fonction en contreventement horizontal Le renforcement par TFC peut être utilisé en tirant des planchers formant diaphragme au sein du contreventement. Le renforcement vis-à-vis de la fonction diaphragme (renforcement en flexion et à l’effort tranchant dans le plan) n’est autorisé que pour les planchers à dalle pleine coulée en œuvre. La vérification est effectuée en considérant le comportement du plancher comme celui d’un mécanisme bielles-tirants. Le calcul des efforts internes du diaphragme permet de dimensionner les renforts à disposer dans la dalle ainsi que dans les chaînages périphériques et intérieurs. La résistance en traction du renforcement est prise en compte au travers de la vérification de l’ancrage des mèches systématiquement disposées aux extrémités des bandes de renfort Foreva TFC® (ou TFC H). L’utilisation du procédé Foreva TFC® (ou TFC H) pour le renforcement vis-à-vis du cisaillement horizontal aux liaisons plancher/appuis ou plancher/élément de contreventement est exclue.

Le procédé Foreva TFC® (ou TFC H) ne contribue pas à l’augmentation de la raideur du plancher vis-à-vis de sa fonction diaphragme. Les vérifications doivent être effectuées conformément aux prescriptions du paragraphe 18.12 du Dossier Technique.

2.318 Renforcement des éléments en béton dans un ouvrage avec exigences sismiques

En cas de renforcement d’éléments en béton (flexion, effort tranchant, confinement de poteau, …) en situation de projet normale sur un bâtiment pour lequel l’article 3 de l’arrêté du 22 octobre 2010 modifié impose l’application des règles parasismiques, il conviendra de vérifier que le renforcement n’a pas d’influence sur le comportement et la vulnérabilité de l’ouvrage vis-à-vis des actions sismiques. En compléments des prescriptions des §2.312 à 2.316 et afin d’éviter un impact du renforcement sur l’occurrence des mécanismes de ruine de l’ouvrage, conformément aux prescriptions des §18.8.5, 18.8.6 et 18.10 du Dossier technique, il convient de vérifier que l’ouvrage renforcé par le procédé FOREVA TFC (ou TFC H) respecte les conditions de ductilité globale et locale imposées par la NF EN 1998-1 et son Annexe Nationale. Le calcul des sollicitations d’origine sismique doit être effectué conformément aux prescriptions du §2.317 du présent Avis. L’adhérence à l’interface composite-béton doit systématiquement être assurée à l’aide d’un dispositif d’ancrage spécifique (conformément aux prescriptions du §18.13 du Dossier Technique) permettant d’assurer l’entraînement total du composite en tout point du renforcement.

2.32 Conditions de mise en œuvre La mise en œuvre est effectuée exclusivement par l’entreprise FREYSSINET. Elle doit être effectuée dans les strictes conditions définies dans le dossier technique établi par le demandeur, notamment pour ce qui concerne le nettoyage et la préparation des supports ainsi que la réalisation des essais de convenances sur ce même support. Il est précisé que ces essais doivent être effectués pour chaque chantier et pour tous les supports visés par le présent Avis Technique.

Conclusions

Appréciation globale L'utilisation du procédé de renforcement FOREVA TFC® et TFC H dans le domaine d’emploi accepté, et moyennant le respect des Prescriptions Techniques (Paragraphe 2.3 du présent Avis), est appréciée favorablement.

Validité 7 ans, jusqu'au 31 mars 2021

Pour le Groupe Spécialisé n°3.3 Le Président

3/14-757*V2 7

3. Remarques complémentaires du Groupe Spécialisé

Le Groupe Spécialisé n°3 a fixé une limite de température en service continu de 45°C en l’absence de recourt à une procédure de traitement thermique lors de la polymérisation de la résine et une limite de température en service de 54°C en cas de traitement thermique. Ces valeurs ont été définies en fonction de la température de transition vitreuse de la résine Foreva® Epx TFC et correspondent à celle pour laquelle le module de la colle commence à diminuer. L’attention est attirée sur le fait que les Règles AFGC (Février 2011) relatives aux éléments renforcés par composites fixent une température minimale de service continu de -20°C. L’acceptation d’une valeur de contrainte de traction admissible à l’ELU du composite Foreva® déterminée à partir d’un coefficient α de 0, 752 au lieu de 0,65 (règles AFGC de 2011) s’est appyuée sur la réalisation d’essais de durabilité sur le procédé. Dans les Départements d’Outre-Mer, le caractère variable des conditions d’hygrométrie est tel que les valeurs constatées pour ftk lors des essais de pastillage, servant d’hypothèses aux calculs du glissement à l’interface composite-béton, peuvent varier considérablement durant la vie de l’ouvrage. Pour cette raison, le Groupe spécialisé n°3 a jugé prudent d’affecter un coefficient de réduction à la valeur ftk donnée par les essais de pastillage, en cas d’utilisation dans les Départements d’Outre-Mer. Il est souligné que le renforcement structural d’un ouvrage existant, quelle que soit la technique de renforcement utilisée, doit faire suite à un diagnostic préalable de qualification de cet ouvrage (détermination des capacités résistantes). Un tel diagnostic peut se révéler lourd et imprécis, étant notamment fonction de la qualité des matériaux, des dispositions internes souvent non accessibles (armatures, par exemple) et d’une manière générale de « l’histoire » de l’ouvrage. L’attention du Maître d’œuvre est donc attirée sur la nécessité qu’il y a à faire effectuer un diagnostic aussi précis que possible, permettant de dimensionner et de mettre en œuvre les renforcements de manière pertinente. Dans ce sens, le Groupe attire l’attention sur le fait que le procédé FOREVA TFC et TFC H peut assurer le renforcement local des éléments sous sollicitations sismiques, sous réserve du respect des prescriptions techniques et dans les limites décrites dans l’Avis, mais ne dispense pas d’apporter une justification du comportement global de la structure de l’ouvrage sous sollicitation sismique. De plus, il est précisé que l’entreprise FREYSSINET chargée de la mise en œuvre du procédé doit fournir, pour chaque chantier, les fiches d’auto-contrôle données dans le Dossier Technique, dûment complétées, notamment pour ce qui concerne les conditions de réticulation qui sont fondamentales pour le bon fonctionnement du procédé.

Le Rapporteur du Groupe Spécialisé n°3.3

8 3/14-757*V2

Dossier Technique établi par le demandeur

A. Description 1. Définition du procédé TFC (ou TFC

H) Le procédé Foreva® TFC (ou TFC H) est un procédé breveté de renforcement structural par collage d’armatures additionnelles à base de fibres de carbone, commercialisé et posé par FREYSSINET. Le procédé est basé sur le principe d’un placage de matériau résistant aux efforts de traction et judicieusement collé sur les zones tendues de la pièce à renforcer pour en augmenter les performances de fonctionnement. Le procédé Foreva® TFC (ou TFC H) a essentiellement un rôle de renforcement structural aux efforts engendrés par les effets de flexion ou d’effort tranchant. Il permet également de réaliser le confinement par frettage de pièces de béton comprimées (poteaux) ce qui, dans le cas de renforcement sismique amène à l’augmentation de la ductilité. La mise en œuvre du composite directement sur le support permet de mouler la forme exacte de la pièce à renforcer, de ne pas manier de plaques lourdes ou encombrantes. La seule interface de collage avec le support étant la matrice même du composite, le Foreva® TFC (ou TFC H) ne génère pas de concentration de cisaillement pouvant provoquer des amorces de décollement dans les zones de faible épaisseur de résine.

2. Domaine d’emploi proposé Les renforcements d’ouvrages doivent être calculés conformément aux règles présentées dans la suite du présent dossier technique. Celles-ci se réfèrent au BAEL 91 rev 99 (Recommandations de l’AFGC de 2003 révisées 2007) et aux Eurocodes (Recommandations de l’AFGC de 2011). Les renforcements sont applicables aux ouvrages neufs ou anciens. Les supports visés sont en béton armé ou béton précontraint ou en maçonnerie (blocs de béton à granulats lourds et brique). Dans le cadre du présent Avis Technique, le domaine d’emploi visé couvre tous les éléments structuraux en béton armé, en béton précontraint ou en maçonnerie, entrant dans la constitution de bâtiments de toutes destinations, pour autant que le procédé leur soit applicable, tant sur le plan de la conception que sur celui de l’exécution du renforcement. Ses excellentes tenues à la corrosion et à divers agents chimiques agressifs en font un matériau de renforcement approprié pour des structures en site difficile ou soumises à des ambiances agressives. Le procédé Foreva® TFC (ou TFC H) ne peut pas être utilisé dans les cas suivants : Surface du béton de cohésion superficielle inférieure à 1,5

MPa Surface en maçonnerie de cohésion superficielle inférieure à 1

MPa (0.5 MPa dans le cas d’un renforcement sur une seule face avec une fonction dite « filet »).

Support béton de résistance à la compression inférieure à 12 MPa.

Milieux chimique fortement agressifs en l’absence d’essai de durabilité sur les matériaux composites.

Supports ruisselants. Température d’exploitation supérieure à la température de

service de 45°C (ou de 54°C avec un traitement thermique à 50°C pendant 3 jours lors de la polymérisation de la résine) et à la température en pointe de 60°C (ou de 69°C avec un traitement thermique à 50°C pendant 3 jours lors de la polymérisation de la résine)

3. Définition des supports On désigne par support la surface de matériau apte à recevoir le système de renforcement Foreva® TFC (ou TFC H). Le support doit répondre à certains critères de réception géométriques mécaniques et physico-chimiques. Les caractéristiques des matériaux du support doivent être en adéquation avec les efforts d’entraînement engendrés par le renfort et s’appliquant sur l’interface de collage, la résistance au

cisaillement des matériaux doit être prise en compte dans la note de calcul de dimensionnement et vérifiée de façon effective sur le chantier. La réception du support peut être basée sur des essais d’arrachement, conformément à la norme NF EN 1542 (essai de pastillage) : pastilles collées sur le support et arrachées au moyen d’un appareil de traction de type SATTEC. Nous préconisons la réalisation de pastilles carrées pour cet essai : il est en effet plus facile de faire l’empreinte périphérique en marquant d’un coup de disque le support que de réaliser une empreinte de carottier dans les positions les plus diverses. La valeur obtenue devra être au moins égale à celle prise en compte dans la note de calcul. La surface du béton doit présenter une cohésion superficielle supérieure ou égale à 1,5 MPa. Les recommandations de la norme sont scrupuleusement respectées pour les interprétations et calcul des valeurs. Le choix des zones représentatives est effectué contradictoirement avec le Maître d’œuvre ou d’ouvrage. Freyssinet choisit les zones en cours d’exécution dans le cas où elles paraissent suspectes. Il s’agit d’un autocontrôle avant le démarrage d’une étude d’exécution, ou en cours de réalisation. Ce contrôle n’exclut pas le contrôle externe qui généralement est commandé par le Maître d’œuvre ou d’ouvrage et qui est dans ce cas réalisé par des laboratoires d’essais. Les états de surface du support et les défauts géométriques locaux doivent être traités avant l’application. Les supports sont préparés conformément aux chapitres 7, et exempts de peinture, vernis, graisse, agents de décoffrage, et de façon générale, de tous corps organique ou végétal. Ils doivent être dépoussiérés avant application. Le Foreva® TFC (ou TFC H) est peu sensible à l’humidité et peut être appliqué sur un support légèrement humide mais non ruisselant. Les ouvrages enterrés ne devront subir aucune sous-pression pendant la pose et la polymérisation de la matrice du Foreva® TFC (ou TFC H).

4. Résine de la matrice du composite Le procédé de renforcement de structures par Foreva® TFC (ou TFC H) nécessite l'utilisation d'une résine synthétique destinée à imprégner le tissu Foreva® TFC (ou TFC H) et à assurer la liaison avec le support à renforcer. Le procédé utilise un système époxydique bi-composant spécifique dont les caractéristiques rhéologiques permettent l’application sur des surfaces verticales ou en plafond tout en assurant une imprégnation optimale du Foreva® TFC (ou TFC H). Il peut être appliqué sur des supports tels que le béton sec ou humide, à des températures comprises entre 5 et 50°C. La résine bi-composante Foreva® Epx TFC porte les références Foreva® Epx TFC Résine et Foreva® Epx TFC Durcisseur.

4.1 Caractéristiques de la résine Foreva® Epx TFC

Elle est constituée de 2 composants (résine + durcisseur) pré dosés et conditionnés en kits de 5kg. La consommation moyenne d’adhésif Foreva® Epx TFC est de 1,2 à 1,5 kg/m² par couche de tissu. Elle varie suivant la nature et l'état de surface du support à renforcer. La durée pratique d'utilisation des mélanges dépend de la quantité mise en œuvre (effet de masse) et de la température ambiante (exothermie). La vitesse de durcissement après application, liée à la température ambiante conditionne le délai avant mise en service. Les principales caractéristiques ainsi que les paramètres de mise en œuvre et de durcissement sont décrits dans le chapitre 22.

4.2 Hygiène et sécurité La résine Foreva® Epx TFC doit être utilisée par du personnel ayant reçu une formation préalable concernant le respect des règles élémentaires d'hygiène (protection individuelle, nettoyage et élimination, etc.) et les risques spécifiques liés à l'utilisation de ce produit (contact accidentel avec la peau,

3/14-757*V2 9

précautions d'emploi, etc.) L'ensemble de ces informations est disponible sur les fiches de données de sécurité du produit.

4.3 Stockage - durée de vie Chaque emballage précise la date limite d'utilisation dans des conditions de stockage habituelles (emballages non ouverts stockés entre 5° et 30° C sous abri).

5. Fibres de constitution du tissu FOREVA® TFC (ou TFC H)

5.1 Fibres de carbone Les fibres de carbone Torayca sont obtenues par pyrolyse d'une fibre organique (PAN) appelée précurseur. Ce dernier est réticulé et orienté en atmosphère contrôlée. Les fibres de carbone se présentent sous forme de mèches noires contenant 12000 mono filaments de 7 à 8 microns de diamètre. Elles offrent deux possibilités d'utilisation : la première en tant que carbone pour les propriétés de cet élément, la seconde en tant que fibre flexible qui convient à toutes les formes de produits finis. Les fibres de carbone bénéficient des caractéristiques mécaniques et des propriétés physiques suivantes : grande résistance et haut module d'élasticité en traction

longitudinale, grande résistance à la fatigue et à la déformation, légèreté, grande résistance à l'usure, absorption des vibrations, grande stabilité dimensionnelle, grande stabilité thermique, bonnes conductivités thermique et électrique, grande résistance à la corrosion vis-à-vis des acides, des

bases, des sels et des produits organiques, transparence aux rayons X. Dans le cas du procédé Foreva® TFC (ou TFC H), parmi la large gamme de fibres de carbone Torayca, une fibre industrielle a été choisie pour sa parfaite adéquation aux applications BTP. Cette fibre a été testée dans des laboratoires spécialisés. Le tableau ci-après fournit les principales caractéristiques de la fibre de carbone garanties par Toray CFE : Torayca T 700SC 12K 50C

PROPRIETES

MECANIQUES UNITE MAXIMUM NOMINAL MINIMUM

CONTRAINTE

DE RUPTURE Moyenne par lot MPa ___ 4900 4510

MODULE

EN TRACTION Moyenne par lot GPa 240 230 221

ALLONGEMENT

A RUPTURE Moyenne par lot % ___ 2.1 1.8

MASSE

LINEIQUE 12 K

Moyenne par lot

g / 1000 m 824 800 776

DENSITÉ Moyenne par lot g / cm3 1.84 1.8 1.76

ENSIMAGE Moyenne par lot % 1.6 1.2 0.8

12 K = 12000 filaments par mèche Les fibres de carbone s’utilisent essentiellement sous la forme de matériaux composites pour conférer au produit fini le meilleur des propriétés physiques. Ces matériaux anisotropes présentent une contrainte de rupture très élevée pour une densité cinq fois moindre que celle de l’acier. Contrôles de fabrication : Chaque bobine de fibres est livrée avec un certificat de conformité donnant les caractéristiques moyennes du lot : caractéristiques déterminées sur 5 échantillons prélevées sur 28 bobines soit un total de 140 échantillons, conformément à la norme ISO 3951.

5.2 Fibres de verre (Foreva® TFC H) Les fibres de verre utilisées en remplacement des fibres de carbone dans le sens transversal sont de type Star Rov 076 –

600 Tex. Elles ne participent pas à la résistance globale du composite.

5.3 Tissu du composite Foreva® TFC (ou TFC H)

Le tissu du composite Foreva® TFC (ou TFC H) est constitué de fibres de carbone orientées à 90° dans la chaîne et de fibres de carbone (ou de verre pour le FOREVA® TFC H) dans la trame, de manière à obtenir une armure souple et déformable pouvant épouser les formes du support. Le type de tissage est un satin n°4, conforme à la norme ISO 7211. Le tissu est un tissu bidirectionnel à sens de résistance privilégié dans la chaîne, constitué de 70 % de fibres dans le sens de la chaîne et de 30 % de fibres dans le sens de la trame. Le repérage du sens privilégié est simple dans la mesure où le Foreva® TFC (ou TFC H) est livré en largeurs standards et que le sens de meilleure résistance est le sens longitudinal du coupon. Le tissu FOREVA® TFC H étant constitué de la même quantité de fibres de carbone dans le sens principal, ses caractéristiques sont les mêmes que celles du FOREVA® TFC. De ce fait il est important d’indiquer sur les plans d’implantation des renforcements l’orientation de pose du tissu. Ce repérage se fait simplement en indiquant par un symbole à deux flèches le sens de pose du tissu.

30

7030

30

70

ou ou

70

70

30

ou

Les largeurs nominales* de tissu TFC (ou TFC H) sont 300 mm 200 mm 150 mm 75 mm 50 mm *On désigne par largeur une dimension nominale qui correspond à un nombre de fils de carbone garanti par largeur (4,4 fils par cm) soit, par exemple, pour une largeur nominale de 150 mm un nombre de 66 fils. La largeur nominale indique la section résistante du renfort. Le tissu Foreva® TFC (ou TFC H) est livré en rouleau à la longueur commandée n’excédant pas 50 m. Le tissu peut être coupé sur le chantier à la longueur désirée au moyen d’un cutter ou d’une paire de ciseaux. Le tissu Foreva® TFC (ou TFC H) désigne l’armature du composite, sa masse surfacique est définie suivant la norme ISO 3374. Les fibres du tissu sont revêtues d’un produit d’ensimage favorisant la liaison chimique avec la matrice. Le stockage du tissu doit être fait à l’abri de l’humidité dans un local aéré. Le tissu stocké correctement n’a pas de date limite d’utilisation. Contrôles de fabrication : La masse surfacique, le tissage et la largeur du tissu sont vérifiés au début et à la fin de chaque lot de fabrication.

6. Composite FOREVA® TFC (ou TFC H) On appelle composite Foreva® TFC (ou TFC H), l’ensemble du tissu matricé dans la résine de synthèse. Le composite obtenu par la fabrication in situ est constitué d’environ 40 % de tissu et 60 % de résine. Ces proportions peuvent varier à l’exécution dans une fourchette de plus ou moins 7 % selon les conditions d’application sur le chantier (température ambiante, surface spécifique du support etc.) Une fois constitué, le composite contient 65% de fibres (tissu) et 35% de résine époxydique (matrice). Ces proportions s'appliquent à la section résistante effective, et ne tiennent pas compte de l’excédant de résine à la mise en œuvre. NOTA : Le tissu FOREVA® TFC (ou TFC H) étant constitué de la même quantité de fibres de carbone dans le sens principal, ses caractéristiques sont les mêmes que celles du FOREVA® TFC (ou TFC H). Les caractéristiques mécaniques indiquées dans le tableau ci dessous sont les caractéristiques minimales garanties. Elles concernent le tissu imprégné qui constitue le corps du composite, donc la section résistante effective.

10 3/14-757*V2

EPAISSEUR MOYENNE 0,48 mm

TRACTION A RUPTURE 1700 MPa

MODULE E 105 000 MPa

TRACTION RUPTURE 1 cm de largeur chaîne 8,15 kN

TRACTION RUPTURE 1 cm de largeur trame 3,50 kN

7. Préparation des supports

7.1 Cas général pour toute nature de support

Les supports doivent être débarrassés de tous produits pouvant contrarier la bonne adhérence du Foreva® TFC (ou TFC H). La surface des matériaux supports est systématiquement préparée par des moyens mécaniques de décapage adaptés. Un essai de traction directe est réalisé in situ par pastillage pour caractériser le support avant la pose et vérifier que les caractéristiques mécaniques du support sont au moins égales à celles prises en compte dans le calcul. Bien que le Foreva® TFC (ou TFC H) ait de grandes capacités à épouser les formes les plus diverses et même non développables, il n'est pas capable de suivre tous les défauts locaux de surface tels que les bullages, petites épaufrures, nids de cailloux, désaffleurements ou autres. Il est donc nécessaire dans certains cas d’effectuer des ragréages ou reprofilages de surface avant d’appliquer le Foreva® TFC (ou TFC H). Le défaut local peut être défini comme un défaut de profondeur supérieure à 5 mm et dont la surface apparente serait inférieure à 25 cm². Les arêtes vives, ou ruptures de plan doivent être abattues par un chanfrein conformément au §7.3 ci-dessous.

7.2 Préparation des supports en béton Le bon fonctionnement des armatures collées est lié à la capacité d’entraînement du renfort par le plan de collage. La surface de collage du béton doit être préparée de façon à créer un état de rugosité suffisant et à éliminer la couche de surface offrant généralement peu de cohésion. Les moyens de préparation peuvent être choisis en fonction des surfaces à traiter et des nuisances occasionnées lors du traitement. La préparation peut être réalisée par : sablage à sec (choix d’abrasif conforme aux règles d’hygiène

en vigueur), sablage humide, hydrodécapage (machine travaillant à 2000 bars), pistolet à aiguilles, bouchardage (tête de boucharde minimum 25 dents, un

brossage général est indispensable après ce traitement). Ponçage de surface au moyen de disques diamantés. Le traitement doit être rigoureusement contrôlé : il s’agit d’éliminer la couche de surface, pour rendre visible les agrégats constitutifs du béton, et non pas de raboter la surface du béton. Ce n’est pas la rugosité qui qualifie le degré de préparation.

7.3 Ragréage et reprofilage des supports en béton

Le ragréage s’applique aux défauts en creux qui sont repris par un mortier adhérent au support et de résistance cohésive au moins égale à celle du matériau support. Le reprofilage s’applique généralement aux défauts en saillie que l’on élimine par rabotage, ponçage ou en « adoucissant » la forme par un chanfrein rapporté. Les ragréages et reprofilages des supports doivent être exécutés selon la norme NF P 95-101 ou bien selon la norme NF EN 1504. Quand ils présentent des défauts répertoriés dans ces normes, les supports en béton doivent être repris localement pour assurer une surface de contact continue. Les reprofilages peuvent être réalisés :

soit par un rabotage mécanique ou un ponçage des parties en saillie,

soit par le bouchage des défauts en creux avec des mortiers de résine fortement chargés en fillers minéraux et appliqués sur une couche primaire d’accrochage, par exemple un mortier Eponal 376 constitué d’un partie de résine pour cinq parties de sable grés broyé,

soit avec des mortiers hydrauliques à retrait compensé, qui offrent l’avantage d’avoir des modules d’élasticité très voisins de celui du béton en place,

soit des bétons projetés par voie sèche dans le cas de grandes surfaces à traiter.

Dans le cas de reprofilage par mortier hydraulique ou béton projeté, il convient de préparer la surface de collage comme indiqué dans le chapitre 8 de la norme NF P 95-101. Le bouchage de défauts très locaux (inférieurs à 4 cm²) tels que bullages de surface, ou le bouchage de réservations de coffrage peut être traité par des pâtes bouche pores type mastic époxy dur, par exemple le mastic Foreva® Epx SC 980. Les ragréages profonds peuvent être traités par des mortiers de résine époxy ou des mortiers de liants hydrauliques à retrait compensé qui offrent l’avantage d’apporter une couche de passivation aux aciers éventuellement découverts. En cas de reprofilage ou ragréage par mortier hydraulique ou béton projeté, l’application du Foreva® TFC (ou TFC H) se fera après un délai de recouvrement suffisant, indiqué dans les spécifications techniques du produit utilisé, pour éviter les poussées dues au dégazage de l’évaporation de l’excédant d’eau. La matrice du Foreva® TFC (ou TFC H) permet une application sur un support légèrement humide ; elle est compatible avec le pH d’un béton jeune. En cas de pose de Foreva® TFC (ou TFC H) moulant la forme de la pièce, comme par exemple le retournement du tissu sur les faces latérales, il est impératif d’éliminer les parties saillantes ou arrêtes vives par un meulage. Les arrêtes sont cassées par un chanfrein de 1cm x 1cm au minimum.

7.4 Réparations d’enrobage des armatures du support en béton

Le tracé de fissuration révèle souvent l’origine du désordre : c’est généralement le cas quand une fissure suit le tracé d’une armature. Sous l’effet de la corrosion, l’acier produit de l’oxyde qui peut foisonner jusqu’à atteindre 8 fois le volume initial de l’armature. Il en résulte une poussée au vide créant la fissure, mais aussi un décollement du béton de l’armature. Dans ce cas, le collage d’une armature additionnelle sur le béton ne permettrait pas d’obtenir un entraînement satisfaisant. Il est donc absolument nécessaire de réparer l’enrobage de l’armature du béton armé, selon les normes NF P 95-101 ou bien NF EN 1504, avant l’application du Foreva® TFC (ou TFC H). Un tel traitement oblige à dégager l’armature sur toute sa périphérie pour pouvoir estimer la perte de section et retirer l’oxyde de l’armature avant de reconstituer l’enrobage. En cas de perte de section importante d’une armature existante, le bureau d’étude de structure doit être averti, car les aciers d’origine sont pris en compte dans les calculs de dimensionnement du renforcement.

7.5 Préparation des supports en maçonnerie

Lorsque les supports en maçonnerie sont recouverts d'un enduit, qui peut lui-même être protégé par une peinture, ce revêtement doit être retiré pour appliquer le Foreva® TFC (ou TFC H) directement sur la maçonnerie brute, sauf si l'on peut démontrer que l'adhérence du revêtement est compatible avec le fonctionnement du Foreva® TFC (ou TFC H) dans l'application visée (fonction dite « filet » : valeur minimale de l’essai de pastillage sur le support de ftk=0,5 MPa). Quand ils présentent des défauts de surface tels que désaffleurements ou autres, les supports en maçonnerie d’agglomérés de béton ou de briques doivent être reprofilés localement, pour assurer une surface de contact continue et sans aspérités. Sur les supports en maçonnerie d’agglomérés de béton et en maçonnerie de briques pleines, toutes les dispositions énumérées au §7.3 ci-dessus sont applicables. Les perforations

3/14-757*V2 11

de maçonnerie et les joints incomplètement remplis doivent être traités comme un ragréage profond. Sur les supports en maçonnerie de briques creuses, les épaisseurs de cloisons constituant la brique ne permettent pas un enlèvement de matière. Les désafleurements inférieurs à 5 mm provoquant des saillies, ne doivent pas être simplement rabotées. Il est nécessaire dans ce cas d’effectuer un ragréage pour adoucir les défauts. Dans le cas extrême où les désafleurements sont supérieurs à 5 mm, il est nécessaire de procéder à un repiquage jusqu’à ouverture des alvéoles, puis de traiter les alvéoles alors mises à jour comme des ragréages profonds.

8. Pose du FOREVA® TFC (ou TFC H) – Cas général

8.1 Conditions d’application

8.11 Conditions climatiques La pose du Foreva® TFC (ou TFC H) doit être réalisée dans les conditions suivantes : sur un support dont la température est supérieure à 5° C et

inférieure à 45°C, à une température ambiante comprise entre 5°C et 50°C. Si le support est chauffé, on devra assurer le maintien de la température pendant la durée de polymérisation du composite. Le taux d’hygrométrie n’est pas un facteur rédhibitoire. On s’assure qu’il n’y a pas de ruissellement d’eau sur le support : la température du support doit être supérieure de 3 °C à la température du point de rosée de l’air (déterminée en fonction de la température ambiante, de l’humidité relative et de la température du support). Les surfaces à coller doivent être protégées de la pluie et de la condensation.

8.12 Conditions de réception du support On doit s’assurer de la résistance mécanique du support (voir chapitre 3). Le support doit être préparé selon les règles de l’art (voir chapitre 7).

8.13 Conditions de réalisation Le projet a fait l’objet d’une étude, le chantier dispose d’un plan de pose et de repérage.

8.2 Application du Foreva® TFC (ou TFC H) Le Foreva® TFC (ou TFC H) est un tissu sec appliqué sur couche de résine humide. L’application est faite directement sur le support.

8.21 Mélange de la résine La résine époxy bi-composant Foreva® Epx TFC est livrée en kits prédosés, elle doit être mélangée dans son intégralité. Le mélange doit être effectué de façon mécanique en utilisant un fouet hélicoïdal monté sur une perceuse. Les deux composants sont de teintes distinctes. Le mélange est prêt quand la teinte du produit mélangé est uniforme.

8.22 Application de la première couche de résine

On applique la première couche de résine époxy (dite couche de collage) avec des moyens permettant de « masser » le support pour faire pénétrer la résine au mieux dans les anfractuosités du support, et assurer ainsi une bonne imprégnation de surface. La couche de collage est appliquée à raison de 700 g/m² 50 g au moyen d’un rouleau à poils ras. Pour des surfaces importantes, on peut utiliser des rouleaux auto-alimentés type Airless par exemple.

8.23 Application des bandes de tissu carbone Les tissus sont préalablement découpés en lés aux dimensions indiquées par le plan de pose. Les tissus sont livrés en largeurs standard, les découpes sont donc toujours réalisées dans le sens de la largeur. Les coupes longitudinales dans les tissus ne sont pas admises car sans fil de bordure le tissu se défait et rend le collage difficile. Le tissu doit toujours être appliqué sur une couche de résine humide. La pose du tissu sur la couche humide se fait en

partant d’une extrémité vers l’autre par placage du revers de la main sur la résine de collage à l’avancement. Pendant cette opération de pose, on vérifie à l’avancement le parallélisme d’un des bords extérieurs du lé par rapport à une trajectoire tracée sur le support, ou par rapport au lé précédant dans le cas de bandes juxtaposées. Le lé de tissu doit être posé sans pli, et sans étirement excessif, sur un support préalablement reprofilé si nécessaire conformément au chapitre 7. Après la pose, le tissu doit être fermement plaqué sur le support par un marouflage permettant l’imprégnation de la résine dans les fibres et l’élimination des bulles d’air éventuelles. Le marouflage est réalisé au moyen d’un rouleau en élastomère souple ou d’un rouleau de peintre à poils ras muni de son tube de protection en polyéthylène. Après l’opération de marouflage, le tissu doit avoir un léger poisseux au toucher bien que la présence de résine ne soit pas perceptible en tout point.

8.24 Application de la couche de résine de fermeture

La deuxième couche de résine (dite couche de fermeture) est destinée à donner l’apport de matière époxydique permettant d’achever l’imprégnation du tissu. Cette deuxième couche est appliquée immédiatement après la pose du tissu : en aucun cas cette couche ne peut être appliquée après polymérisation de la première couche. L’application de la couche de fermeture est faite au moyen d’un couteau à enduire passé dans le sens des fibres sans excès de pression. La quantité de mise en œuvre sur cette couche est de 700 g/m² 50 g. La pose de cette couche n’est jamais strictement uniforme : on peut après durcissement constater en surface de Foreva® TFC (ou TFC H) des zones plus ou moins brillantes dues à des surépaisseurs de résine. Ces défauts d’aspect n’altèrent pas la résistance du renforcement.

9. Renforcements particuliers

9.1 Recouvrements On appelle recouvrement la longueur nécessaire de tissu superposé pour assurer la continuité d’une bande interrompue et prolongée par une autre. Les recouvrements ne s’appliquent généralement qu’au sens longitudinal du tissu de renforcement. C’est souvent le cas rencontré quand il est nécessaire de déplacer des échafaudages ou de travailler par zones pour des raisons d’exploitation dans des locaux en service. Les recouvrements peuvent alors être réalisés sur couche de résine encore humide ou sur Foreva® TFC (ou TFC H) durci. Sur couche de résine humide, le tissu en recouvrement peut

être appliqué directement sur la couche de finition du lé déjà posé.

Sur Foreva® TFC (ou TFC H) durci, la zone de recouvrement doit être dépolie au moyen d’un papier abrasif et nettoyée au moyen d’un chiffon imbibé de méthyle éthyle cétone (MEC) ou équivalent, avant d’appliquer une couche de collage sur laquelle sera posé le tissu en recouvrement.

Le recouvrement doit avoir une longueur minimum de 10 cm quelle que soit la largeur du tissu.

9.2 Couches de Foreva® TFC (ou TFC H) superposées

Il est possible de superposer des couches de Foreva® TFC (ou TFC H) pour réduire la contrainte de travail dans le matériau de renfort. La superposition de couches peut se faire sur couche de résine humide pendant la pose, ou après durcissement du composite. Les procédures de pose sont alors identiques dans les deux cas aux procédures de recouvrement. Le nombre maximum de couches superposées n’est limité que par la capacité d’adhérence au support.

10. Dispositions particulières En phase finale, le Foreva® TFC (ou TFC H) peut être revêtu de divers systèmes pour des raisons d’esthétique ou de protection.

12 3/14-757*V2

10.1 Peintures décoratives Le Foreva® TFC (ou TFC H) a une matrice à base époxydique. Une fois sa polymérisation terminée, il peut être revêtu : de tout système de peinture époxyde compatible avec un

support époxyde, de tout système de peinture polyuréthane compatible avec un

support époxyde, plus généralement, de tout système de peinture compatible

avec un support époxyde. Dans le cas de revêtements pelliculaires de type liant hydraulique modifié (LHM), l’état de surface de la couche de fermeture du Foreva® TFC (ou TFC H) doit être traité de façon spécifique au moment de la pose. Pour assurer l’adhérence d’un tel système, il faut avoir une surface d’adhérence de base minérale. On crée ce support minéral en incorporant au Foreva® Epx TFC un sable sec de calibre 0,5 - 1,5 jeté à la volée sur la résine encore humide.

10.2 Chocs et abrasion ou pose en partie supérieure d’une dalle

Pour les structures soumises à un risque de chocs et d’abrasion, ou lorsque le renfort est placé en partie supérieure d’une dalle, une protection du Foreva® TFC (ou TFC H) est requise. Cette protection est définie par les pièces écrites du marché, et peut, par exemple, consister en une couverture par un enduit hydraulique appliqué sur une passe de résine sablée, ou une couche de composite à base de fibres d’aramide.

10.3 Protection au feu

10.31 Réaction au feu Des essais de réaction au feu selon la norme NF P 92-501 ont été réalisés en 2015 et 2016 et ont fourni un classement de réaction M1 du Foreva® TFC (ou TFC H) sur tout support M0 non isolant. Ces essais ont été effectués au LNE et font l’objet des PV n°P155645 (TFC) et n°P140920 (TFC H).

10.32 Résistance au feu La résistance au feu de la structure renforcée peut être justifiée selon l’Eurocode 2 partie 1-2 en prenant en compte seulement les aciers existants de la structure, sans prendre en compte les matériaux composites exposés à l’incendie. Si cette justification n’est pas satisfaite, une protection au feu d’un produit isolant (par flocage ou par plaques) bénéficiant d’un procés-verbal d’essai effectué sur support identique doit être envisagée. La justification de la satisfaction aux exigences des règlements de sécurité incendie est faite à partir de performances consignées dans les procès verbaux établis par les laboratoires agréés par le Ministère de l’intérieur.

10.4 Rayonnements ionisants Le Foreva® TFC (ou TFC H), et notamment la résine utilisée pour le composite, résiste aux radiations sans perte de performance. Il existe des revêtements compatibles avec le composite permettant de rendre le renforcement par Foreva® TFC (ou TFC H) décontaminable.

11. Lois de comportement et notations NOTA : Le tissu FOREVA® TFC H étant constitué de la même quantité de fibres de carbone dans le sens principal, ses caractéristiques sont les mêmes que celles du FOREVA® TFC.

11.1 Notations : contrainte de rupture garantie du Foreva® TFC (ou TFC

H)

: déformation de rupture garantie du Foreva® TFC (ou TFC H)

: contrainte de traction du Foreva® TFC (ou TFC H) admissible à l'ELU

: contrainte de traction du Foreva® TFC (ou TFC H) admissible à l'ELS

: contrainte admissible pour entraînement total

(pour )

: contrainte de cisaillement dans le béton due à l’adhérence du Foreva® TFC (ou TFC H) admissible à l'ELU et sous combinaison accidentelle

: contrainte de cisaillement dans le béton due à l’adhérence du Foreva® TFC (ou TFC H) admissible à l'ELS

: épaisseur de calcul d'une couche de Foreva® TFC (ou TFC H)

: longueur utile d’ancrage

: module élastique du Foreva® TFC (ou TFC H) en traction

: la résistance caractéristique obtenue par les essais de

pastillage.

11.2 Loi de comportement du Foreva® TFC (ou TFC H)

11.3 Adhérence Foreva® TFC (ou TFC H) - Support et contrainte de cisaillement admissible

La longueur L utile d’ancrage du Foreva® TFC (ou TFC H) est égale à pour un béton sain (fc ≥ 25 MPa). Dans le cas d’un béton de moindre résistance, on prévoira sur site une longueur d’ancrage de 150 mm, mais les justifications vis à vis des contraintes de cisaillement à l’interface sont

3/14-757*V2 13

néanmoins effectuées avec une longueur utile de collage dans tous les cas.

La contrainte de cisaillement admissible dans le béton, due à l’adhérence du Foreva® TFC (ou TFC H), est : ELS :

ELU et combinaisons accidentelles (y compris sismique) :

ftk : la résistance caractéristique obtenue par les essais de pastillage. Dans tous les cas, le procédé Foreva® TFC (ou TFC H) n’est pas applicable si les essais de pastillage donnent une valeur de inférieure à 1,5MPa. Lorsque l'entrainement total du Foreva® TFC (ou TFC H) par adhérence est requis en tout point d'un renforcement, la contrainte dans le Foreva® TFC (ou TFC H) ne peut excéder la valeur :

MPat

Lf u

ff 417lim, (pour MPau 2 )

Pour le Foreva® TFC (ou TFC H) appliqué sur la maçonnerie, on utilise les valeurs suivantes :

ELS :

3;0,1min tkf

MPa

ELU fondamental :

2;5,1min tk

uuf

MPa

Combinaison accidentelle (y compris

sismique):

5,1

;2min tkuu

fMPa

Le procédé Foreva® TFC (ou TFC H) n’est pas applicable si les essais de pastillage sur le support en maçonnerie donnent une valeur de ftk inférieure à 1,0MPa. Seul dans le cas d’un renforcement de type « filet » sur une face du mur décrit dans le §19.2.2 de ce document, on peut s’affranchir de cette limitation sur le support dans les limites décrites dans le §7.5.

11.4 Recouvrement du Foreva® TFC (ou TFC H)

La continuité du composite Foreva® TFC (ou TFC H) est obtenue par recouvrement. En l’absence de dispositions particulières (voir §21.3), la longueur de recouvrement à l’ELU doit être déterminée de la façon suivante :

cm10τ

t lfu

ffu rec

Avec fu = 2.23 MPa (contrainte ultime de cisaillement à l’interface « composite-composite ») Lorsque l'entrainement total du Foreva® TFC (ou TFC H) par adhérence est requis en tout point d'un renforcement et que la contrainte dans le composite est limitée à f lim conformément au § 11.3, une longueur de recouvrement de 10 cm est suffisante pour assurer la continuité du renforcement.

12. Renforcement en flexion du béton armé au BAEL 91 REV 99 ou EC2

12.1 Préambule Le calcul des structures en béton armé renforcées par du Foreva® TFC (ou TFC H) se fait selon les règles et les principes de l’Eurocode 2 ou du BAEL 91 rev 99. La vérification s’appuie sur les hypothèses fondamentales du calcul du béton armé, à savoir : Le béton tendu est négligé dans l’équilibre des sections. Les sections planes restent planes après déformation

(hypothèse de Navier - Bernoulli).

Non glissement de l’acier et du Foreva® TFC (ou TFC H) par rapport au béton.

Les combinaisons de charges sur les structures, les lois de comportement et les coefficients de sécurité sur l’acier et le béton sont ceux donnés par l’Eurocode 2 ou le BAEL 91 rev 99.

12.2 Notations Générales :

As : section des armatures en zone tendue

A’s : section des armatures en zone comprimée

Af : section du Foreva® TFC (ou TFC H)

wf : largeur de la bande de Foreva® TFC (ou TFC H)

n : coefficient d’équivalence entre l’acier et le béton (rapport des modules) ; n=15 usuellement.

n’ : coefficient d’équivalence entre le Foreva® TFC (ou TFC H) et le béton (rapport des modules) ; n’= 7,5

I : inertie équivalente de la section : contribution du béton, des armatures et du Foreva® TFC (ou TFC H) tendu.

A l’ELS :

M1 : moment avant renforcement à l’ELS

M2 : incrément de moment après renforcement à l’ELS

: contrainte en fibre supérieure du béton comprimé sous le moment M1

: contrainte en fibre supérieure du béton comprimé sous le moment M2

: contrainte dans les armatures sous le moment M1

: contrainte dans les armatures sous le moment M2

: contrainte dans le Foreva® TFC (ou TFC H) sous le moment M2

c : contrainte admissible dans le béton à l’ELS

s : contrainte admissible dans les armatures existantes à l’ELS

: contrainte admissible dans le Foreva® TFC (ou TFC H) à l'ELS

A l’ELU : MEd : moment sollicitant à l’ELU

: contrainte en fibre supérieure du béton comprimé à l’ELU

: contrainte dans les armatures comprimées à l’ELU

: contrainte dans les armatures tendues à l’ELU

: contrainte de traction dans le Foreva® TFC (ou TFC H) à l’ELU

: contrainte limite de traction dans le Foreva® TFC (ou TFC H) à l’ELU

12.3 Flexion à l’état limite de service (ELS)

12.31 Principe Le moment M appliqué à une section donnée se décompose en : un moment M1 appliqué avant renforcement par Foreva®

TFC (ou TFC H), un moment M2 appliqué après renforcement. On a : M = M1 + M2 L’état de contraintes total dans les matériaux résulte de la combinaison des contraintes sous la sollicitation M1 sans le renfort de Foreva® TFC (ou TFC H) et des contraintes sous la sollicitation M2 avec le renfort de Foreva® TFC (ou TFC H).

14 3/14-757*V2

Il faut vérifier que :

Les contraintes admissibles pour l’acier et pour le béton sont celles données dans les règles de calcul usuelles (Eurocode 2 ou BAEL 91 rev 99). La contrainte admissible dans le Foreva® TFC (ou TFC H) à l’ELS est calculée de la façon suivante :

12.32 Calcul des contraintes dans un cas général

Sous le torseur des charges supplémentaires apportées après renforcement {M2} :

La section est en équilibre lorsque :

Où:

Avec :

12.33 Cas d’une section rectangulaire Sous le torseur des charges supplémentaires apportées après renforcement {M2} :

12.4 Flexion à l’état limite ultime (ELU) Les vérifications et les calculs doivent respecter la règle des pivots de l’Eurocode 2 ou du BAEL 91 rev 99. PIVOT A : déformation limite des armatures existantes PIVOT B : déformation limite du béton PIVOT D : déformation limite du Foreva® TFC (ou TFC H) (allongement) Les déformations limites des armatures et du béton sont définies dans l’Eurocode 2 (ou le BAEL 91 rev 99).

L’allongement limite du Foreva® TFC (ou TFC H) est pris égal à :

La contrainte maximale admissible dans le Foreva® TFC (ou TFC H) à l’ELU est :

Dans les vérifications en flexion à l’ELU, il convient de retenir l’allongement ultime du Foreva® TFC (ou TFC H) suivant :

: déformation des aciers avant mise en œuvre du renforcement

Ff, force à reprendre par le Foreva® TFC (ou TFC H), se déduit de l’équilibre de la section :

3/14-757*V2 15

2

8,0

2

8,0 xhF

xdFM fsEd

fsc FFF

La section de Foreva® TFC (ou TFC H) nécessaire est :

fdf

ff E

FA

Le dimensionnement du Foreva® TFC (ou TFC H) en flexion composée s’effectue de la même manière :

NFFFF fssc ' (effort normal sollicitant).

12.5 Vérification de la contrainte d’entraînement (ELU/ELS)

Les contraintes d’entraînement u (ELU) et e (ELS) à l’interface Foreva® TFC (ou TFC H) - béton doivent être inférieures aux

contraintes admissibles dans le béton u (ELU) et τ (ELS) respectivement.

ff

ELUEdu Fzw

V

s

f,

F

F

ff

ELSEde Fzw

V

s

f,

F

F .

Où wf : largeur de collage du Foreva® TFC (ou TFC H) VEd : valeur maximale de l’effort tranchant à l’ELU ou à

l’ELS sur la longueur où est appliqué le Foreva® TFC (ou TFC H)

Ff et Fs : forces respectives dans le Foreva® TFC (ou TFC H) et dans les armatures longitudinales existantes (voir §12.4 pour l’ELU et §12.3 pour l’ELS)

Il faut s’assurer que u < uτ et que e < τ

12.6 Longueur d’ancrage à la flexion Le Foreva® TFC (ou TFC H) doit être prolongé au-delà de la section renforcée à la flexion, d’une distance minimum de sécurité égale à :

lflexionanc aLL ,

Avec : L la longueur utile d’ancrage définie dans §11.3 (L=100mm),

al le décalage de la courbe de moments défini dans le §9.2.1.3 de l’Eurocode 2 partie 1-1 (Dans le cas du BAEL 91 rev 99, le décalage de la courbe des moments est de 0,9h).

12.7 Vérification du délaminage à l’extrémité du renforcement

En l’absence de dispositions particulières (voir §21.3), dans la section située juste après la zone de transfert, on vérifie que la contrainte de cisaillement du béton d’enrobage reste inférieure au cisaillement admissible en considérant une répartition moyenne de la contrainte de cisaillement.

u, τ.

Lw

Fv

f

ELUfu

τ

.,

Lw

Fv

f

ELSfe

Où 

wf : largeur de collage du Foreva® TFC (ou TFC H) Ff : forces respectives dans le Foreva® TFC (ou TFC H)

à l’ELU ou à l’ELS (voir §12.3 et §12.4) L la longueur utile d’ancrage définie dans §11.3 (L=100mm). Dans le cas où l’inégalité n’est pas vérifiée et que l’entrainement total du Foreva® TFC (ou TFC H) est requis en tout point du renforcement, il conviendra de réaliser la vérification du renforcement en flexion en limitant la contrainte dans le Foreva® TFC (ou TFC H) à σflim comme indiqué au §11.3.

13. Renforcement en flexion du béton précontraint au BPEL 91 rev 99

13.1 Préambule Le calcul des structures en béton précontraint renforcées par du Foreva® TFC (ou TFC H) peut se faire selon les règles et les principes du BPEL. Le renforcement à la flexion par Foreva® TFC (ou TFC H) d’un élément précontraint est possible s’il est admis de lui appliquer la classe de vérification immédiatement inférieure à celle prévue lors de son dimensionnement initial. Les vérifications du renfort à l’ELS ne sont donc conduites qu’en classe II et III pour des structures initialement dimensionnées en classe I et II respectivement. Des aménagements sont proposés pour les structures initialement dimensionnées en classe III.

13.2 Flexion à l'état limite de service (ELS)

13.21 Classe II La vérification en classe II s’applique en général aux ouvrages initialement calculés en classe I, dont on souhaite augmenter la capacité portante. Les contraintes sont calculées sur la section non fissurée. Aucune contrainte de traction n’est admise dans le béton lors de la mise en place des renforts. En service, les contraintes de traction dans le béton doivent satisfaire aux valeurs de l’alinéa 6.1,23 du BPEL, soit : sous combinaisons rares : ftj dans la section d’enrobage et

1,5 ftj ailleurs, sous combinaisons fréquentes : 0 dans la section d’enrobage. La justification en classe II est admise moyennant le respect de la condition de renfort minimal transposée de l’alinéa 6.1,32 du BPEL et détaillée ci-après.

13.22 Classe III Ce calcul est conduit suivant l’alinéa 6.1,24 du BPEL adapté comme suit : les sections droites restent planes, la résistance à la traction du béton est négligée, les matériaux ne subissent pas de glissement relatif (sauf

dans le cas de la précontrainte non adhérente ; dans ce cas, aucune surtension dans ces armatures n’est prise en compte),

16 3/14-757*V2

les contraintes dans les matériaux sont obtenues par la superposition de l'état avant renforcement (indice 1) et de l’état après renforcement et augmentation des charges (indice 2).

On a donc : b = b1 + b2 p = pm + p2 s = s1 + s2

f = f2 Le calcul des sollicitations dans les matériaux béton et armatures passives avant renforcement (état 1) est effectué en flexion composée en prenant les caractéristiques de la section non renforcée, soumise aux sollicitations N = Pm et M = M1. Les surcompressions du béton, les surtensions des armatures passives ainsi que la tension dans le renfort TFC (ou TFC H) sont obtenues par un calcul en flexion composée de la section renforcée en soustrayant les valeurs obtenues sous N = Pm et M = M1 aux valeurs obtenues sous N = Pm et M = M1 + M2. Les surtensions des armatures actives sont obtenues par ce même calcul mais en soustrayant aux valeurs obtenues sous N = Pm et M = M1 + M2 les valeurs obtenues sous N = Pm et M = Mperm (moment à l’état permanent). Tous les matériaux sont dans leur domaine élastique et leurs contraintes sont limitées aux valeurs suivantes : bétonb < 0,6 fcj (0,5 fcj sous combinaisons quasi

permanentes)

aciers passifs : avec étant le coefficient de fissuration

TFC (ou TFC H) : f < f lim La section d’enrobage demeure entièrement comprimée sous les combinaisons quasi permanentes. On peut néanmoins accepter une tension inférieure ou égale à 0,7 ftj si le TFC (ou TFC H) assure une étanchéité complète de la zone tendue en question. Sous combinaisons fréquentes, les surtensions sont limités à : précontrainte adhérentep2 < 100 MPa aciers passifs :s2 < 0,35 fe Sous combinaisons rares, les surtensions sont limités à : précontrainte adhérente par post-tension p2 < 0,10 fprg précontrainte adhérente par pré-tension

p2 < Min [0,10 fprg , 150 p]

13.23 Classe III aménagée Dans le cas d'un élément initialement dimensionné en classe III et recevant des surcharges, le renforcement par Foreva® TFC (ou TFC H) ne permet pas toujours de remplir la règle de vérification des surtensions dans les câbles de précontrainte '" < 0,10 fprg (voir BPEL §6.1.24). On pourra dans ce cas aménager la classe III en considérant que c'est l'ELU qui dimensionne le Foreva® TFC (ou TFC H), avec notamment la vérification des déformations. La limitation des surtensions à l'ELS sera remplacée par la vérification :

pm'" < fpeg

13.24 Section minimale des renforts La section minimale de renfort à disposer dans les zones tendues applicable aux justifications en classe II et III est de :

Bt

tjps

f

Bttf

fAA

NBA

lim1000

Où : Bt : aire de la partie du béton tendu, Bt : valeur absolue de la contrainte maximale de traction, NBt : résultante des contraintes de traction correspondantes, (ces différentes quantités étant calculées sur la section non fissurée en classe II et en classe III) As et Ap : sections respectives des armatures passives et prétendues dont la distance au parement en traction n’excède pas la plus grande des deux valeurs : 5 cm ou deux tiers de la hauteur du béton tendu.

13.3 Flexion à l'état limite ultime (ELU) Ce calcul est conduit suivant l’alinéa 6.3 du BPEL adapté comme suit : les sections droites restent planes, la résistance à la traction du béton est négligée, les matériaux ne subissent pas de glissement relatif (sauf

dans le cas de la précontrainte non adhérente, dans ce cas, aucune surtension dans ces armatures n’est prise en compte.)

Les diagrammes contraintes - déformations du béton et des armatures passives et actives ainsi que les coefficients de sécurité partiels sont ceux du BPEL.

L’allongement préalable des armatures de précontrainte �pm ainsi que l’accroissement accompagnant le retour à zéro de la déformation du béton adjacent �’�p sont ceux du §6.3,31 du BPEL. La variation de déformation complémentaire �’’�p est donnée par le diagramme des déformations en flexion composée de la section soumise à l’effort normal N = Pm et au moment ultime Mu.

Pour un effort normal donné, le moment ultime résistant est obtenu lorsque le diagramme des déformations de la section est un diagramme limite défini par l’une des conditions ci-après : Pivot A :’’p ou s = 10,0‰

Pivot B :b = 3,5‰

Pivot D : fu = 8,7‰

Fb = 0,8 y . 0,85 fcj /b

Fp = Ap . Ep . ’’p /p

Fs = As . Es. s /s

Ff = Af . Ef fu

Où s, p et b ont les valeurs usuelles du BPEL.

14. Renforcement en flexion du béton précontraint à l’EC2

14.1 Préambule Le calcul des structures en béton précontraint renforcées par du Foreva® TFC (ou TFC H) peut se faire selon les règles de l’Eurocode 2.

14.2 Flexion à l’état limite de service (ELS) Ce calcul est conduit selon les hypothèses suivantes : les sections droites restent planes, la résistance à la traction du béton est négligée, les matériaux ne subissent pas de glissement relatif (sauf

dans le cas de la précontrainte non adhérente ; dans ce cas, aucune surtension dans ces armatures n’est prise en compte),

les contraintes dans les matériaux sont obtenues par la superposition de l'état avant renforcement (indice 1) et de l’état après renforcement et augmentation des charges (indice 2).

On a donc : c = c1 + c2 p = pm + p2 s = s1 + s2

3/14-757*V2 17

f = f2 Avec : pm la contrainte dans le câble de précontrainte au temps t, après pertes instantanées et différées. Le calcul des sollicitations dans les matériaux béton et armatures passives avant renforcement (état 1) est effectué en flexion composée en prenant les caractéristiques de la section non renforcée, soumise aux sollicitations N = Pm et M = M1 (Pm la force de précontrainte dans le câble au temps t, après pertes instantanées et différées). Les surcompressions du béton, les surtensions des armatures passives ainsi que la tension dans le renfort Foreva® TFC (ou TFC H) sont obtenues par un calcul en flexion composée de la section renforcée en soustrayant les valeurs obtenues sous N = Pm et M = M1 aux valeurs obtenues sous N = Pm et M = M1 + M2. Les surtensions des armatures actives sont obtenues par ce même calcul mais en soustrayant aux valeurs obtenues sous N = Pm et M = M1 + M2 les valeurs obtenues sous N = Pm et M = Mperm (moment à l’état permanent). Tous les matériaux sont dans leur domaine élastique et leurs contraintes sont limitées aux valeurs suivantes :

Foreva® TFC (ou TFC H) est limitée à f < fs.

sfs MPa .9,0;550min

Armatures passives : 0,80 fyk sous combinaison caractéristique

Armatures de précontraintes : 0,9 fpk (cas de la précontrainte adhérente) sous combinaison caractéristique.

Béton : 0,6 fck sous combinaison caractéristique et 0,45 fck sous combinaison quasi-permanente.

14.3 Flexion à l’état limite ultime (ELU) Ce calcul est conduit suivant l’alinéa 6.1 de l’Eurocode 2 adapté comme suit : les sections droites restent planes, la résistance à la traction du béton est négligée, les matériaux ne subissent pas de glissement relatif (sauf

dans le cas de la précontrainte non adhérente, dans ce cas, la surtension dans ces armatures est calculée selon le §5.10.8 de l’Eurocode 2-1.)

Les diagrammes contraintes - déformations du béton et des armatures passives et actives ainsi que les coefficients de sécurité partiels sont ceux de l’Eurocode 2.

L’allongement des armatures de précontrainte est calculé comme suit (allongement calculé à partir de la figure 6.1 de l’Eurocode 2-1) :

Allongement initial p(0) :

- L’allongement initial tient en compte la contrainte dans le câble après pertes et le raccourcissement du béton au niveau de l’emplacement de la précontrainte, c,pm dû à la précontrainte :

cm

pmc

pp

mpmc

pp

mp EEA

P

EA

P ,,0

Variation de déformation complémentaire p : - p est donnée par le diagramme des déformations en

flexion composée de la section soumise à l’effort normal N = Pm+NEd et au moment ultime MEd.

Pour un effort normal donné, le moment ultime résistant est obtenu lorsque le diagramme des déformations de la section est un diagramme limite défini par l’une des conditions ci-après :

Pivot A :lim = s,lim et

yd

yd spp

,lim

Pivot B : lim = c,lim et

y

yd cpp

,lim

Pivot D : lim = f,lim = fu= 0,87% et

yh

yd fpp

,lim

Pour une section rectangulaire de largeur b :

c

ckc

fbyF

8,0

p

ppppp AF

0

s

sss AF

fufff EAF

s, p et c ont les valeurs usuelles de l’Eurocode.

15. Renforcement statique à l’effort tranchant au BAEL 91 rev 99 ou BPEL 91 rev 99

Par analogie au calcul des armatures d’effort tranchant en béton armé, le renforcement à l’effort tranchant par du Foreva® TFC (ou TFC H) est calculé à l’ELU exclusivement.

15.1 Notations Vu : effort tranchant sollicitant sous combinaison ELU h : hauteur de la poutre b : largeur de la poutre d : hauteur utile des armatures existantes As : section des armatures longitudinales en zone tendue

: armatures d’effort tranchant existantes (en cm2/m)

: inclinaison des cadres d’effort tranchant

‘ : inclinaison des câbles de précontrainte par rapport à l’horizontale

: inclinaison des bielles de compression (45°)

hf : hauteur de la bande de Foreva® TFC (ou TFC H) wf : largeur de la bande de Foreva® TFC (ou TFC H) tf : épaisseur de la bande de Foreva® TFC (ou TFC H) nf : nombre de couches de Foreva® TFC (ou TFC H) sf : espacement des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H)

(mesuré du bord d’une bande au même bord de la bande suivante)

zf : bras de levier de calcul du Foreva® TFC (ou TFC H)

18 3/14-757*V2

Af : aire de Foreva® TFC (ou TFC H) : Af=2. wf . tf . nf

: bandes de TFC (ou TFC H) en renfort transversal (en cm2/m)

f : inclinaison des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H)

L : longueur d’ancrage du Foreva® TFC (ou TFC H) (L=100mm)

f : contrainte de calcul du Foreva® TFC (ou TFC H)

15.2 Structure en béton armé (BAEL 91 rev 99)

Le renforcement par du TFC (ou TFC H) est envisageable sous réserve de vérifier le non dépassement des contraintes admissibles de cisaillement du BAEL dans le béton :

u = Vu / (b.d) ≤ u*

Avec u* déterminé par le BAEL selon les conditions de fissuration. De plus, il est nécessaire de bien pouvoir assurer concrètement l’accrochage des bandes de TFC (ou TFC H) et de vérifier que la contrainte de cisaillement ultime à l’interface béton reste inférieure à la contrainte admissible

uτ .

Les bandes peuvent être fermées (ceinturage de la poutre), ouvertes (en U ou seulement sur les faces latérales), ou ancrées par un ancrage mécanique (mèches, plats, cornières, etc.)

b

A

h d

hf wf

zf

L

sf

hf

Bandes en U non ancrées dans le hourdis

b

As

h d

hf cotg() wf

zf

sf

hf

Bandes en U ancrées dans le hourdis par des mèches Foreva® WFC 100

La tenue à l’effort tranchant est assurée dès lors que :

Vu ≤ VR = Vs + Vf + Vb Où : Vu : effort tranchant ultime à la section considérée

sin

) sin(

f z

s

A V

s

e

t

sts

contribution des armatures

sin

) sin( z

s

A V f

fff

sff

contribution du TFC (ou TFC H)

3

f z bk V t

nb contribution du béton

Les angles et f correspondent respectivement à l’inclinaison par rapport à l’horizontale des armatures passives et des bandes de TFC (ou TFC H). Leur valeur usuelle est 90 degrés. Les valeurs de f et de zf dépendent du type de renforcement :

Cas 1 : bandes ceinturant la poutre

f = 913 MPa et zf = 0,9 d

Cas 2 : bandes en U ancrées dans le hourdis par des pièces métalliques

f = 913 MPa et zf = Min [0,9 d ; hf]

Cas 3 : bandes en U ancrées dans le hourdis par des mèches Foreva® WFC 100 espacées de 50mm ou plus

f=max(f,lim ; FRd WFC100 / (tf x d’)) ≤ 913 MPa et zf = Min [0,9 d; hf] Avec : d’50mm : espacement des mèches en mm. tf =0,48 mm : épaisseur de la bande de Foreva® TFC (ou TFC H) FRd,WFC100 :La résistance de calcul d’ancrage d’une mèche standard WFC100 à l’ELU en traction directe est donné en fonction de la composition de la mèche (26 fils, 38 fils ou 76 fils). Se référer au tableau de valeurs prescrit au §21.3 du présent document.

Cas 4 : Bandes en U non ancrées dans le hourdis

f = f lim (= 417 MPa pour MPau 2 )

zf = Min [0.9 d ; hf – L] Cas 5 : Bandes sur faces latérales seulement

f = f lim (= 417 MPa pour MPau 2 )

zf = Min [0.9 d ; hf – 2 L] L’usage de bandes ceinturant la poutre ou de bandes en U avec ancrage mécanique (mèches) est limité à des bandes perpendiculaires à l’axe longitudinal de la poutre (f=90°). Dans les cas 3, 4 et 5, une couche de Foreva® TFC (ou TFC H) au maximum par bande est envisageable. Dans le cas 4, il est possible de rajouter une deuxième couche qui devra être ancrée (cas 3 avec un espacement de mèche de 100mm).

15.3 Structure en béton précontraint (BPEL 91 rev 99)

Notations et schémas identiques aux articles 15.1 et 15.2 mais l’angle des fissures d'effort tranchant θpeut varier de 30 degrés à 45 degrés. Cet angle θest déterminé par la formule du BPEL §7.3 :

tuxu

u

2

2tan et 30

La tenue à l’effort tranchant est assurée dès lors que :

Vu < VR = Vs + Vp + Vf + Vb Où :

Vu : Effort tranchant ultime à la section considérée.

sin

) sin(

f z

s

A V

s

e

t

sts

contribution des aciers passifs

sin

) sin( z

s'

F V

'

t

tup

contribution des aciers actifs

sin

) sin( z

s

A V f

fuff

sff

contribution du TFC (ou TFC H)

3

f z bk V t

nb contribution du béton.

Les angles , ’ et f correspondent respectivement à l’inclinaison par rapport à l’horizontale des armatures passives, actives et des bandes de TFC (ou TFC H). Leur valeur usuelle est 90 degrés. Les valeurs de f et de zf varient en fonction du type de renforcement : voir §14.1 ci-dessus.

15.4 Dispositions constructives L’espacement maximal des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) est le suivant (cas des poutres) :

2;;8,0max

hwzwhws fffff

3/14-757*V2 19

16. Renforcement statique à l’effort tranchant à l’EC2

Par analogie au calcul des armatures d’effort tranchant en béton armé, le renforcement à l’effort tranchant par du Foreva® TFC (ou TFC H) est calculé à l’ELU exclusivement.

16.1 Notations VEd : effort tranchant sollicitant sous combinaison ELU h : hauteur de la poutre b : largeur de la poutre d : hauteur utile des armatures existantes As : section des armatures longitudinales en zone tendue

Asw / sw : armatures d’effort tranchant existantes (en cm2/m)

: inclinaison des cadres d’effort tranchant

‘ : inclinaison des câbles de précontrainte par rapport à l’horizontale

: inclinaison des bielles de compression (21,8° 45°)

hf : hauteur de la bande de Foreva® TFC (ou TFC H) wf : largeur de la bande de Foreva® TFC (ou TFC H) tf : épaisseur de la bande de Foreva® TFC (ou TFC H) nf : nombre de couches de Foreva® TFC (ou TFC H) sf : espacement des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H)

(mesuré du bord d’une bande au même bord de la bande suivante)

zf : bras de levier de calcul du Foreva® TFC (ou TFC H) Af : aire de Foreva® TFC (ou TFC H) : Af=2 · nf · tf · wf

f : inclinaison des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H)

L : longueur d’ancrage du Foreva® TFC (ou TFC H) (L=100mm)

f : contrainte de calcul du Foreva® TFC (ou TFC H)

16.2 Structure en béton armé Le renforcement par du Foreva® TFC (ou TFC H) est envisageable sous réserve de vérifier la résistance des bielles de compression en béton suivant les prescriptions de l’Eurocode 2 [VEd ≤ VRd,max]. De plus, il est nécessaire de bien pouvoir assurer concrètement l’accrochage des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) et de vérifier que la contrainte de cisaillement ultime à l’interface béton reste inférieure à la contrainte uτ .

Les bandes peuvent être fermées (ceinturage de la poutre), ouvertes (en U ou seulement sur les faces latérales), ou ancrées par un ancrage mécanique (mèches, plats, cornières, etc.)

b

A

h d

hf wf

zf

L

sf

hf

Bandes en U non ancrées dans le hourdis

b

As

h d

hf cotg() w f

zf

sf

hf

Bandes en U ancrées dans le hourdis par des mèches Foreva® WFC 100

La tenue à l’effort tranchant est assurée dès lors que :

max,, ;min RdfRdsRdRdEd VVVVV

Où : VEd : effort tranchant ultime à la section considérée VRd : effort tranchant résistant VRdmax : effort tranchant maximum pouvant être repris par la section avant écrasement des bielles de compression (§6.2.3 (3) de l’EC2). Contribution des armatures :

sincotcot, s

ywkswsRd

fz

s

AV

Contribution du Foreva® TFC (ou TFC H) :

fffff

ff z

s

AV sincotcot

Les valeurs de f et de zf dépendent du type de renforcement : Cas 1 : bandes ceinturant la poutre

f = 913 MPa et zf = 0,9 d

Cas 2 : bandes en U ancrées dans le hourdis par des pièces métalliques

f = 913 MPa et zf = min [0,9 d ; hf]

Cas 3 : bandes en U ancrées dans le hourdis par des mèches Foreva® WFC 100 espacées de 50mm ou plus

f = max (flim ; FRd WFC100 / (tf x d’)) ≤ 913 MPa et zf = min [0,9 d; hf] avec d’50mm : espacement des mèches en mm. tf=0,48 mm épaisseur de la bande de Foreva ® TFC (ou TFC H) FRd,WFC100 :La résistance de calcul d’ancrage d’une mèche standard WFC100 à l’ELU en traction directe est donné en fonction de la composition de la mèche (26 fils, 38 fils ou 76 fils). Se référer au tableau de valeurs prescrit au §21.3 du présent document.

Cas 4 : Bandes en U non ancrées dans le hourdis

f = f lim (= 417 MPa pour MPau 2 )

zf = Min [0.9 d ; hf – L] Cas 5 : Bandes sur faces latérales seulement

f = f lim (= 417 MPa pour MPau 2 )

zf = Min [0.9 d ; hf – 2 L] L’usage de bandes ceinturant la poutre ou de bandes en U avec ancrage mécanique (mèches) est limité à des bandes perpendiculaires à l’axe longitudinal de la poutre (f=90°). Dans les cas 3, 4 et 5, une couche de Foreva® TFC (ou TFC H) au maximum par bande est envisageable. Dans le cas 4, il est possible de rajouter une deuxième couche qui devra être ancrée (cas 3 avec un espacement de mèche de 100mm).

16.3 Structure en béton précontraint Les câbles longitudinaux de précontrainte modifient l’effort tranchant sollicitant selon la force de précontrainte et l’angle d’inclinaison des câbles par rapport à l’horizontale ’.

'sinPVV mextEd

Avec :

: les effets hyperstatiques de la précontrainte pour une structure hyperstatique.

20 3/14-757*V2

Le calcul du renforcement par bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) se fait de la même façon que pour le béton armé en considérant l’effort tranchant modifié.

16.4 Dispositions constructives L’espacement maximal des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) est le suivant (cas des poutres) :

2;;8,0max

hwzwhws fffff

17. Confinement de poteaux en béton suivant BAEL 91 rev 99 ou EC2

17.1 Préambule Le Foreva® TFC (ou TFC H) permet de confiner des poteaux soumis à une compression centrée, c'est-à-dire dont la résultante des efforts reste dans le noyau central (la section est entièrement comprimée sur toutes ses fibres, le chargement appliqué doit être centré ou appliqué avec une excentricité inférieure ou égale à 2 cm). Dans ce cas, le confinement du béton améliore sensiblement ses propriétés mécaniques. L'enroulement de Foreva® TFC (ou TFC H) autour d'un poteau, en hélice ou sous forme de cerces fermées, permet d’augmenter de manière conséquente sa capacité portante ultime. Le modèle de calcul est celui des recommandations AFGC de 2011. La résistance en compression du béton confiné fcd,c peut s’écrire:

Où fl est la pression de confinement du Foreva® TFC (ou TFC H)

fjupl Ef /

17.2 Notations

D : grand diamètre de la section du poteau (section circulaire ou elliptique)

b : grand côté de la section du poteau (section rectangulaire)

a : petit diamètre de la section du poteau (circulaire ou elliptique) ou petit côté de la section du poteau (section rectangulaire)

R : rayon du chanfrein du poteau (section rectangulaire) Ac : aire de la section de béton fcd : résistance de calcul du béton non confiné fcd,c : résistance de calcul du béton confiné

l : ratio de ferraillage longitudinal (= As / Ac)

tf : épaisseur d’une couche de Foreva® TFC (ou TFC H)

np : nombre de couches de Foreva® TFC (ou TFC H) wf : largeur des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) sf : espacement des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H)

ju : déformation ultime du Foreva® TFC (ou TFC H) de confinement égale à 5‰

f : coefficient de sécurité égal à 1,15

Ψf : coefficient de performance :

Ψf =0,8 pour les poteaux circulaires

Ψf =0,6 pour une section rectangulaire (avec R≥35mm)

α : coefficient d’efficacité du confinement. α =3,45 pour fck≤ 60 MPa

fl : pression imposée par le confinement en Foreva® TFC (ou TFC H)

kc : coefficient de géométrie

kh : coefficient de discontinuité du confinement

Ep : rigidité du confinement

17.3 Poteau circulaire Un poteau est considéré comme circulaire si sa section droite est circulaire ou elliptique avec un grand diamètre D inférieur ou égal à 1,5 fois le petit diamètre a. Pour les poteaux circulaires, la pression de confinement ultime est donnée par :

D

Entf

f

fjupfl

2

La résistance en compression du béton confiné est alors calculée avec l’expression : Avec :

f = 0,8

α = 3,45 pour fck≤ 60MPa Coefficient de géométrie kc = 1 Coefficient de discontinuité kh :

11

21

1

1

l

ff

fh

D

ws

D

sk

Pour un confinement total continu, on considèrera kh=1.

17.4 Poteau carré Un poteau est considéré comme carré si sa section droite est carrée ou rectangulaire avec un grand côté b inférieur ou égal à 1,5 fois le petit côté a. Pour les poteaux carrés, la pression de confinement ultime est donnée par :

b

Entf

f

fjupfl

2

La résistance en compression du béton confiné est alors calculée avec l’expression : Avec :

f = 0,6

α = 3,45 pour fck≤ 60MPa Coefficient de géométrie kc :

cc A

bak

3

''1

22

Coefficient de discontinuité kh :

lhcfcdccd fkkff ,

lhcfcdccd fkkff ,

lhcfcdccd fkkff ,

3/14-757*V2 21

11

21

21

l

ffff

h

b

ws

a

ws

k

Pour un confinement total continu, on considèrera kh=1.

17.5 Poteau rectangulaire Pour un poteau de section rectangulaire dont le grand côté b est supérieur ou égal à 1,5 fois le petit côté a, le confinement circonférentiel n'est pas suffisant. La section rectangulaire doit être décomposée en cellules carrées à l’aide de dispositifs mécaniques traversant le poteau (mèche Foreva® WFC 200, étriers ou boulons précontraints). Chaque cellule est dimensionnée selon le §17.4 ci-dessus. L’effort de dimensionnement par mètre linéaire à reprendre par les tiges (ou les mèches) doit être au moins égal à deux fois l’effort de traction ultime par mètre linéaire dans les bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) de confinement périphériques. Les cerces de Foreva® TFC (ou TFC H) doivent être continues sur tout le pourtour de l’élément renforcé.

17.6 Justification des poteaux renforcés par Foreva® TFC (ou TFC H)

Les justifications des poteaux sont menées à l’ELU exclusivement.

17.61 ELU fondamental La vérification de l’élément se fait suivant l’Eurocode 2 (ou BAEL 91/99) en remplaçant la résistance de calcul du béton en compression (fcd) par la résistance de calcul du béton confiné (fcd,c) déterminée selon les prescriptions précédentes.

17.62 ELU accidentel Si l’accident conduit à la perte de renfort Foreva® TFC (ou TFC H) (feu, etc.) le poteau non renforcé doit pouvoir être justifié à la rupture sous combinaison accidentelle. Si des dispositions de protection des armatures en place ont été prises, on en tient compte dans ce calcul.

17.7 Dispositions constructives L’espacement maximal des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) est le suivant :

smmws ff ;15;400min

Avec : Ø le diamètre minimal des armatures longitudinales

comprimées, s l’espacement des cadres d’effort tranchant.

Les angles des poteaux doivent être préparés de manière à satisfaire un rayon de courbure R≥35 mm. Dans la zone de recouvrement du composite, la longueur de recouvrement pli sur pli devra être au moins de 10 cm. Dans le cas d’un renforcement en spirale, l’ancrage du composite doit être complété par un renfort horizontal continu (au sommet et à la base du poteau) de largeur wf.

18. Renforcement sismique de structures en béton armé

18.1 Préambule Le renforcement parasismique de structures en béton armé est possible par Foreva® TFC (ou TFC H) dans les cas suivants : structure ancienne ne remplissant pas les prescriptions des

règlements parasismiques en vigueur, structure réputée conforme aux prescriptions règlementaires

et nécessitant un renforcement suite à un changement d’utilisation ou à une augmentation des charges.

Une étude dynamique de la structure doit être effectuée par un Bureau d’Etudes compétent, pour déterminer les renforcements sismiques nécessaires, ou les confortements d’une structure endommagée par un séisme préalable, conformément aux règlements parasismiques en vigueur. On mentionnera en particulier les règlements de référence suivants: Arrêté du 22 Octobre 2010 modifié Eurocode 8-1 : NF EN 1998-1 et son Annexe Nationale Eurocode 8-3 : NF EN 1998-3 et son Annexe Nationale. Recommandations AFGC « Renforcements parasismiques de

structures en béton armé par matériaux composites » Juin 2015

Le renforcement par Foreva® TFC (ou TFC H) conduit à augmenter localement les capacités portantes des éléments renforcés, ou encore à améliorer la ductilité par confinement, dans le domaine d’emploi visé.

18.2 Détermination du niveau de renforcement requis

18.21 Exigences de performance D’après l’Eurocode 8-3, §2.1, les niveaux d’exigences de performance font référence à trois états d’endommagement de la structure, définis par les états limites suivants : Quasi-effondrement (NC) : structure fortement endommagée

avec une résistance et une rigidité latérales résiduelles faibles et avec déplacements permanents importants observés, soit de larges incursions dans le domaine plastique.

Dommages significatifs (SD) : structure endommagée significativement avec une certaine résistance et une certaine rigidité latérale résiduelle et avec déplacements permanents modérés observés, soit des incursions modérés dans le domaine plastique.

Limitation des dommages (DL) : structure faiblement endommagée, où ses éléments structuraux n'ont pas subi d'incursion post-élastique significative et conservent leurs propriétés de résistance et de rigidité

Pour la vérification de ces états limites, les niveaux de protection doivent être atteint pour l’action sismique de calcul appropriée en assignant une période de retour spécifique (voir §2.1(3)P de l’EC8-3). NOTA : L’état limite associé à l’exigence de « non-effondrement » définie dans l’EC8-1 équivaut globalement à celui défini comme l’état limite (SD) dans l’EC8-3.

18.22 Critères de conformité D’après l’Eurocode 8-3, §2.2, ces niveaux d’exigences de performance sont associés à des critères de conformité permettant de juger si le niveau de performance visé est atteint. Le principe général est toujours de vérifier que la demande sismique est inférieure à la résistance globale de la structure et locale des éléments constitutifs. L’articulation entre niveau d’exigence de performance et critères de conformité peut être résumée de la sorte :

22 3/14-757*V2

Le niveau d’exigence influence sur la détermination de l’action sismique (définition de la période de retour).

La capacité résistante est évaluée en fonction de l’état limite et du type d’analyse avec en règle générale, l’approche par coefficient de comportement possible que pour la vérification aux états limites SD et DL.

NOTA : L’annexe A de l’EC8-3 propose des méthodes pour dimensionner les renforcements des éléments en fonction du type d’élément, du type d’action/renforcement et du type d’analyse choisie. Sur la base de ces spécifications, le calcul du renforcement au séisme par collage de Foreva® TFC (ou TFC H) est développé

dans le présent document aux paragraphes §18.8, §18.9 et §18.10.

18.3 Types d’Analyse D’après l’Eurocode 8-3 §4.4, les deux types d’analyse possibles pour le renforcement au séisme sont les suivantes : Analyse linéaire (par forces latérales, analyse modale avec

spectre de réponse ou analyse temporelle linéaire) Analyse non linéaire (en poussée progressive « Push - over»

ou analyse temporelle non linéaire)

Les vérifications de sécurité dépendent du type d’analyse.

Modèle linéaire Modèle non

linéaire Approche par coefficient de comportement

Autres

Rupture ductile (par

flexion simple ou

flexion composée)

Vérification en termes de Résistance

Vérification en termes

de Déformation

ou en termes de Résistance

Vérification en termes de Déformation

Rupture fragile (par

cisaillement)

Vérification en termes

de Résistance

Vérification en termes de Résistance

Les vérifications des dispositions constructives pour la ductilité locale sont obligatoires pour tous les types d’analyse

Les poutres, les poteaux et les voiles béton peuvent présenter des ruptures ductiles ou fragiles selon leurs dimensions, leur ferraillage et les sollicitations auxquelles ils sont soumis. Les nœuds sont considérés comme des éléments fragiles. Des précisions sur le calcul du renforcement des nœuds sont données dans le paragraphe 18.10.

18.4 Prise en compte des renforts dans le modèle sismique

Dans le cadre d’un calcul de type linéaire, l’approche béton armé considère seulement l’inertie des sections nettes pour le calcul des efforts dans la structure. Les armatures passives ne sont pas prises en compte dans l’évaluation de la raideur globale de la structure et donc dans le calcul des efforts. L’approche de calcul du Foreva® TFC (ou TFC H) est identique : la raideur du renfort composite n’est pas prise en compte dans l’évaluation des efforts par les analyses linaires. Tout comme pour les bâtiments neufs, les bâtiments renforcés avec du Foreva® TFC (ou TFC H) peuvent être calculés avec un module élastique du béton ou des maçonneries réduit par 2 afin de tenir compte de la fissuration des éléments (Eurocode 8-1 § 4.3.1(7)). Ces méthodes de calcul sont utilisées dans plus de 95% des cas pour le calcul parasismique.

Pour les méthodes de calcul de type non linéaires (analyse en poussée progressive ou dynamique temporelle non linéaire), il faut définir les lois de comportement des différents matériaux acier, béton confiné et renforcement composites afin de modéliser la rotule plastique. Une solution fiable pour l’implémenter dans un logiciel consiste à procéder par une approche multifibres ou multicouches.

18.5 Calcul avec coefficients de comportement

Lorsque l’on choisit l’analyse linéaire avec l’approche par coefficient de comportement, ce coefficient prend les valeurs suivantes selon le type d'ouvrage et la classe de ductilité choisie :

Bâtiments pour une classe de ductilité limitée (DCL) : q ≤ 1,5 pour tout bâtiment béton (§5.2.2.1 de l’EC8-1) Dans ce cas les règles de dimensionnement selon l’EC2 sont utilisées (se référer au §12.4, §16 et §17 du présent document pour le calcul du tissu composite). Les dispositions constructives pour la ductilité locale ne sont pas obligatoires (§5.3 de l’EC8-1).

Cette classe de ductilité n’est admise qu’en zone de faible sismicité (zone 2).

Bâtiments pour une classe de ductilité moyenne (DCM) : q ≥ 1,5. La justification du coefficient de comportement est faite selon le paragraphe §5.2.2.2 de l’EC8-1. Dans ce cas les règles de dimensionnement selon l’EC8 sont utilisées (se référer au §18.8, §0 et §18.10 du présent document pour le calcul du tissu composite). Le respect des dispositions constructives pour la ductilité locale est obligatoire dans toutes les zones critiques des éléments sismiques primaires (§5.4.3 de l’EC8-1).

NOTA : Pour la composante verticale de l’action sismique, il convient généralement d’utiliser un coefficient de comportement pris égal à : max (1,0 ; q/2) ≤ 1,5 en l’absence de justification spécifique.

18.6 Coefficients partiels des matériaux et contrainte de calcul

Dans le cadre du dimensionnement des renforcements, les coefficients partiels des matériaux à prendre en compte pour déterminer les résistances de calculs sont (§5.2.4 de l’EC8-1) :

- acier :

- béton :

- Foreva® TFC (ou TFC H):

NOTA : le coefficient 1,862 = 1.4/α avec α = 0.752

18.7 Coefficients de confiance Dans le cadre de l’estimation de la capacité initiale et de la capacité après renforcement, les résistances de calculs des matériaux existants sont prises en compte à l’aide de coefficients de confiance définis en tenant compte du niveau de connaissance atteint. Les valeurs recommandées sont (§3.3 de l’EC8-3) :

- connaissance limitée :

- connaissance normale :

- connaissance intégrale : Dans le calcul des capacités de résistances des éléments sismiques primaires sous mécanismes fragiles (cisaillement), une réduction additionnelle est prise en compte en affectant le coefficient partiel relatif au matériau en plus du coefficient de confiance (A.3.3.1 de l’EC8-3).

18.8 Rupture en flexion

18.81 Types de renforcement possible Deux types de renforcement en flexion sont possibles : Par des bandes longitudinales de Foreva® TFC (ou TFC H) (bandes verticales pour les voiles et les poteaux et bandes horizontales pour les poutres et les dalles). Elles viennent contribuer à la capacité résistante en flexion (augmentation de

). Par des bandes transversales qui augmentent la ductilité de l’élément par confinement. Cela permet d’améliorer la capacité de dissipation d’énergie. L’effet de confinement amène aussi à augmenter la capacité résistante en compression de la section sous sollicitations normales (augmentation de résistance de ).

3/14-757*V2 23

18.82 Sollicitations de calcul Les sollicitations de calculs sont obtenues par le BET en réalisant une étude sismique de la structure conformément à l’Eurocode 8-1 et à l’Eurocode 8-3 selon le niveau d’exigence de performance décidé, le niveau de connaissance de l’ouvrage, le type d’analyse retenu et la classe de ductilité de l’ouvrage.

18.83 Confinement Le confinement peut être pris en compte pour l’augmentation de la résistance du béton (béton confiné) dans le calcul de la résistance à la flexion. L’apport des cadres en acier existants peut être sommé avec le confinement par les bandes de Foreva® TFC (ou TFC H). Il convient de calculer la résistance caractéristique du béton confiné en tenant compte de la pression de confinement apportée par le procédé TFC (ou TFC H) à l’aide des mêmes formules qu’en ELU statique (se référer au §17 du présent document). La contrainte transverse effective de confinement apportée par les cadres en acier est quant à elle calculée suivant le §A.3.2 (7)b de la NF EN 1998-3. La résistance et les déformations accrues du béton confiné peuvent être évaluées à partir des formules prescrites au §3.1.9 de l’EC2-1-1 en utilisant les coefficients de sécurité partiels des matériaux en situation sismique (se référer au §18.6 du présent document).

18.84 Vérifications en termes de déformation La vérification de la capacité de déformation sous flexion avec ou sans effort normal est définie en termes de rotation de corde et se traite selon l’Eurocode 8-3 §A.3.2 pour des éléments de

type poutres, poteaux ou voiles béton élancés. La contribution du renfort composite Foreva TFC (ou TFC H) sur la capacité de rotation de corde d’un élément (vérification en termes de déformation) est effective uniquement par confinement de l’élément au moyen d’un chemisage. Se référer aux articles A.3.2.2, A.3.2.3 et A.3.2.4 de l’Eurocode 8-3 pour le détail des spécificités entre les différents états limites (NC, SD et DL). Rappel : La rotation de corde est égale à l'angle entre la tangente de la fibre moyenne de l’élément au droit de l'extrémité plastifiée et la corde reliant ladite extrémité à l'extrémité de la portée d'effort tranchant (LV = M/V = moment/effort tranchant calculé au droit de la section d'extrémité), c'est-à-dire le point d'inflexion.

La ductilité en rotation de corde d’un élément linéaire, est définie par la relation :

Avec :

- la rotation de corde ultime :

- la partie élastique de cette rotation :

- la partie plastique de cette rotation :

Les valeurs de la capacité totale de rotation de corde des éléments béton sous l’action de charges cycliques peuvent être calculées à partir des expressions suivantes : Rotation de corde ultime :

Pour les voiles, il convient de diviser la formule ci-dessus par 1,7. Rotation de corde – partie plastique:

Pour les voiles, il convient de multiplier la formule ci-dessus par 0,6. Rotation de corde – partie élastique: Il convient de calculer cette rotation de corde à la plast

ification , conformément à A.3.2.4 (2) de l’EC8-3 en distinguant le cas des poutres, des poteaux et celui des voiles et sans tenir compte du renfort composite. Conformément au §A.4.4.1(2) de l’EC8-3, l’effet de placage et d’enrobage des éléments par Foreva® TFC (ou TFC H) sur la valeur de rotation de corde à la plastification peut être négligé.

Où :

: Coefficient de sécurité

- Dans le calcul de :

pour les éléments sismiques primaires

pour les éléments sismiques secondaires

- Dans le calcul de :

pour les éléments sismiques primaires

pour les éléments sismiques secondaires

: portée d’effort tranchant (rapport moment/effort

tranchant au droit de la section d’extrémité)

: hauteur de la section transversale

: largeur de la zone comprimée

: effort normal réduit ( positif en compression)

: pourcentages d’armatures longitudinales tendues et comprimées respectivement (y compris les armatures d’âme)

: résistance à la compression du béton (MPa) et limite d’élasticité des aciers (MPa) respectivement, obtenues directement comme valeurs moyennes à partir des essais, divisées par les coefficients de confiance appropriés (cf. §3.3 de l’EC8-3)

: contrainte effective dans le tissu composite de confinement

: pourcentage d’armatures transversales parallèles au

sens de chargement

: pourcentage des armatures diagonales (lorsqu’elles existent) dans chaque direction diagonale

: pourcentage de tissu composite parallèle au sens de chargement

Avec :

: espacement à l’entre-axe de bande

: largeur de bande

: coefficient d’efficacité de confinement par les aciers Pour les sections rectangulaires :

Pour les sections circulaires :

Avec :

: dimensions du noyau confiné (limité par les cadres)

: espacement des cadres

: espacement entre axes des barres longitudinales retenue latéralement par un angle d’étier ou une épingle le long du périmètre de la section transversale

24 3/14-757*V2

: coefficient pour les armatures de confinement

hélicoïdales, sinon .

: coefficient d’efficacité de confinement par le tissu composite Pour les sections rectangulaires :

Pour les sections circulaires :

Avec :

: rayon d’angle arrondi

NOTA : Dans le cas de chemisage de poteau par bandes discontinues, le coefficient doit être multiplié par :

Pour les poteaux rectangulaires :

Pour les poteaux circulaires :

Apport de capacité par action de confinement : Le chemisage du béton permet d’améliorer la capacité de déformation. Ils sont appliqués autour de l’élément dont les rotules plastiques potentielles doivent être renforcées. L’apport du confinement Foreva® TFC (ou TFC H) à la ductilité en courbure des éléments linéaires est calculé selon l’Eurocode 8-3 §A.4.4.3 :

Notations :

: ductilité en courbure cible

: ductilité en courbure disponible avant renforcement

: pression de confinement par bandes Foreva® TFC (ou TFC H) (selon §17 du présent document).

: déformation ultime du béton non confiné

: déformation ultime du Foreva® TFC (ou TFC H) de confinement égale à 5‰

: résistance du béton obtenue directement comme la valeur moyenne des essais in-situ et des sources d’information supplémentaires divisée par le coefficient de confiance approprié (tableau 3.1 de l’Eurocode 8-3). Avec : La pression de confinement minimale pour que le renfort permette un gain de ductilité :

18.85 Vérifications en termes de résistance Le calcul de la capacité résistante à la flexion se fait selon les règles de calcul usuelles du béton armé (Eurocode 2) et selon les prescriptions du §14 du Dossier Technique en considérant les sollicitations sismiques (combinaison sismique) et les coefficients des matériaux présentés dans le paragraphe 18.6. Conformément à l’alinéa 1(P) de l’art.5.2.1 de l’EC8-1, lorsque le bâtiment est conçu en classe de ductilité limitée (DCL, q≤1.5, zone de faible sismicité), le dimensionnement au séisme est effectué comme pour les sollicitations statiques (voir §12.4, §13.3, §14.3, §15 et §16 du présent document) en tenant compte des coefficients de sécurité partiels des matériaux en situation sismique (voir §18.6). Pour les bâtiments en classe de ductilité moyenne (DCM, q>1.5), les conditions du §5.4 de l’EC8-1 doivent être respectées après renforcement. Il convient aussi d’assurer que les conditions de ductilité globale et locale (voir §4.4.2.3 EC8-1) soient respectées après renforcement, avec prise en compte des renforts en Foreva® TFC (ou TFC H).

Pour les bâtiments à ossature d’au moins deux niveaux, afin de s’assurer du développement de rotules plastiques dans les poutres plutôt que dans les poteaux il convient de vérifier que le rapport du moment poteau/poutre satisfasse la condition suivante après renforcement :

Où :

: Somme des valeurs des résistances à la flexion des poteaux primaires connectés au nœud. Il convient d’utiliser la valeur minimale des résistances à la flexion des poteaux dans l’intervalle de variation des efforts normaux des poteaux dans la situation sismique de calcul ;

: Somme des valeurs de calcul des résistances à la flexion des poutres primaires ou secondaires connectées au nœud. Lorsque des assemblages à résistance partielle sont utilisés, les résistances à la flexion de ces assemblages sont prises en compte dans le calcul de . La capacité résistante des éléments renforcés vis-à-vis de la flexion est évaluée conformément aux §12.4 ou §14.3 du présent document. NOTA : Cette vérification n’est pas applicable aux nœuds de dernier étage (voir §4.4.2.3(6) EC8-1) et dans le premier étage des bâtiments de deux étages si la valeur de l’effort normal réduit ne dépasse pas 0,3 dans tout poteau. De plus, pour les ossatures en plan avec au moins 4 poteaux ayant approximativement des sections transversales de mêmes dimensions, il suffit que la condition ci-dessus soit respectée dans 75% des poteaux (3 poteaux sur 4). Le renforcement des nœuds vis-à-vis de l’action sismique est détaillé au § 18.10 du Dossier.

18.86 Dispositions constructives pour la ductilité locale

La ductilité locale peut être considérée comme satisfaisante si les conditions suivantes sont remplies (§5.2.3.4(2) de l’EC8-1):

Le coefficient de ductilité en courbure soit au moins :

Où :

: courbure égale à 85% du moment résistant ultime

: courbure correspondant au moment limite élastique

: valeur de base du coefficient de comportement (tableau 5.1 de la NF EN 1998-1)

: période fondamentale du bâtiment (dans le plan vertical dans lequel la flexion a lieu)

: limite supérieure des periodes du palier du spectre NOTA : Il convient d’évaluer les courbures atteintes à l’état limite ultime et à la limite d’élasticité à partir de la loi moment-courbure de la section renforcée. Si la vérification mentionnée ci-dessus est satisfaite, on peut considérer qu’une ductilité en courbure suffisante existe dans toutes les zones critiques à condition que les déformations limites du béton , de l’acier

et du renforcement Foreva®TFC (ou TFC H) ne soient pas dépassées. Pour un renforcement par simple application de bandes, l’apport du Foreva®TFC (ou TFC H) sera pris en compte comme des armatures supplémentaires (gain en termes de résistance). Pour un renforcement par chemisage/confinement, l’apport du Foreva®TFC sera pris en compte par la nouvelle loi du béton confiné (gain en termes de déformation : ductilité).

La loi moment-courbure peut être déduite à partir du calcul de par et de par obtenus à

l’équilibre de la section renforcée pour l’estimation des positions d’axes neutres et .

3/14-757*V2 25

Condition de ductilité des poutres (§5.4.3.1.2 EC8-1) : Pour satisfaire l’exigence de ductilité locale, il faut justifier que :

A défaut de méthode plus précise, cette prescription est considérée comme satisfaisante si les conditions suivantes sont remplies (§5.4.3.1.2(4) EC8-1) : - Dans la zone comprimée des armatures de section au moins

égales à 50% des armatures de la zone tendue sont disposées avec prise en compte du Foreva®TFC (ou TFC H)

avec le facteur de multiplication .

Le pourcentage des armatures et renforts TFC dans la zone tendue ne dépasse pas la valeur suivante :

Où :

: pourcentage d’armatures de la zone tendue (normalisée

par , avec prise en compte des renforts Foreva®TFC (ou TFC

H) avec le facteur de multiplication )

: pourcentage d’armatures de la zone comprimée (normalisée

par , sans tenir compte du renfort Foreva®TFC (ou TFC H)) b : largeur de la membrure comprimée de la poutre

: demande de coefficient de ductilité en courbure définie ci-dessus Tout le long d’une poutre sismique primaire, le pourcentage

des armatures et renforts TFC (prise en compte des renforts

Foreva®TFC (ou TFC H) avec le facteur de multiplication )

dans la zone tendue ne doit être nulle part inférieure à la valeur minimale suivante :

Afin de garantir une dissipation d’énergie suffisante dans les zones critiques (lcr), l’apport du confinement Foreva® TFC (ou TFC H) doit remplir les dispositions suivantes: - Contribution du renfort composite TFC à la ductilité

uniquement si le chemisage entoure la poutre (se référer aux dispositions constructives §21.6.4 du présent document).

- L’espacement minimal des bandes de confinement Foreva®TFC (ou TFC H) des poutres est calculé comme suit :

Avec :

: largeur des bandes de confinement

: diamètre minimal des barres longitudinal

- La première bande de confinement ne doit pas être placée

à plus de 50 mm de la section d'extrémité de la poutre.

Condition de ductilité des poteaux sismiques primaires (§5.4.3.2.2 EC8-1) :

Le pourcentage total des armatures longitudinales et des renforts longitudinaux est compris entre 1% et 4% : . La prise en compte des renforts Foreva®

TFC (ou TFC H) est effectuée par le biais du facteur de

multiplication

Dans les sections transversales symétriques, il convient de prévoir des armatures symétriques (cela concerne les aciers et le renforcement Foreva® TFC (ou TFC H) :

Intégrité nœuds poteaux-poutre :

- Au moins une bande de renfort TFC composite doit être prévue le long de chaque face des poteaux sur des zones s’étendant sur une distance d’au moins lcr de chaque côté du nœud.

-

- Les bandes devront être correctement ancrées en suivant les dispositions du §18.13 du présent document.

-

- Afin d’avoir un confinement adéquat du noyau du nœud béton, la disposition des bandes sur chaque face doit respecter les conditions suivantes :

□ La distance libre entre bandes ne doit pas dépasser la plus petite des valeurs prescrites par la disposition spécifique du §18.10 du présent document.

□ Un débord maximum de 80mm entre le nu du nœud et le nu de la bande.

- La ductilité locale des zones critiques des poteaux sismiques primaires est satisfaire si les conditions suivantes sont remplies :

Où :

: demande de coefficient de ductilité en courbure

: effort normal réduit (positif en compression) qui ne

doit pas dépasser 0,65.

: allongement de l’acier à la limite d’élasticité

: allongement du Foreva® TFC (ou TFC H) sous

contrainte maximale de calcul pour le confinement égale, soit 5‰

: largeur brute de la section transversale

: largeur du noyau confiné (par rapport à l’axe des aciers de confinement)

: largeur du noyau confiné (vis-à-vis du renforcement Foreva TFC ou TFC H : bo’= bc-2R avec R le rayon de l’angle arrondi ou bo = D en cas de section circulaire de diamètre D)

: rapport mécanique en volume des aciers de confinement

26 3/14-757*V2

: aire du noyau confiné par les aciers

: rapport mécanique en volume des bandes de confinement Foreva®TFC (ou TFC H)

: aire du noyau confiné par Foreva®TFC (ou TFC H)

, : coefficient d’efficacité de confinement par les aciers et par Foreva®TFC (ou TFC H), voir formules détaillées au §18.8.4 du présent document

De plus, le rapport mécanique des armatures de confinement total (aciers + tissu composite) ne doit pas être inférieur à 0,08 (§ 5.4.3.2.2(9) de l’EC8-1) :

L’espacement minimal des bandes de confinement Foreva®TFC (ou TFC H) des poteaux est calculé comme suit :

Avec :

: largeur des bandes de confinement

: diamètre minimal des barres longitudinal

NOTA : Conformément au §5.4.3.2.2(8) de l’EC8-1, l’ajout des armatures longitudinales ou de confinement Foreva®TFC (ou TFC H) dans le poteau améliore la ductilité locale par rapport à la situation sans renforcement.

Condition de ductilité des voiles (§5.4.3.4.2 EC8-1) : Il faut prévoir une valeur de coefficient de ductilité en courbure μɸ au moins égale à celle calculée par l’expression présentée au début du §18.8.6 du présent document, en remplaçant dans ces expressions la valeur de base du coefficient de comportement qo par le produit de qo par la valeur maximale du rapport MEd/MRd à la base du mur (§5.4.3.4.2(2) de l’EC8-1). NOTA : Dans la situation sismique de calcul (MEd est le moment fléchissant de calcul issu de l’analyse ; MRd est la résistance à la flexion de calcul). L’exigence de ductilité locale peut être obtenue par des armatures et renforts TFC de confinement dans les zones situées aux extrémités de la section transversale ou éléments de rive. Elle est considérée comme satisfaisante si les conditions suivantes sont remplies : Dans les murs de section rectangulaire, il convient que le

rapport mécanique en volume des armatures et renforts TFC de confinements requis, ωwd, dans les éléments de rive, respecte la condition ci-dessous :

Où :

: demande de coefficient de ductilité en courbure

: effort normal réduit (positif en compression) qui ne

doit pas dépasser 0,4

: allongement de l’acier à la limite d’élasticité

: alongement du Foreva® TFC (ou TFC H) sous

contrainte maximale de calcul pour le confinement, soit 5‰

: largeur brute de la section transversale

: largeur du noyau confiné (par rapport à l’axe des aciers de confinement)

: largeur du noyau confiné (vis-à-vis du renforcement Foreva TFC ou TFC H : bo’= bc-2R avec R le rayon de l’angle arrondi ou bo = D en cas de section circulaire de diamètre D)

: rapport mécanique en volume des aciers de confinement

: aire du noyau confiné par les aciers

: rapport mécanique en volume des bandes de confinement Foreva® TFC (ou TFC H)

: aire du noyau confiné par Foreva®TFC (ou TFC H)

, : coefficient d’efficacité de confinement par les aciers et par Foreva® TFC (ou TFC H), voir formules détaillées au §18.8.4 du présent document

: rapport mécanique en volume des armatures verticales d’âme

: pourcentage d’armatures d’âme verticales d’un mur

: rapport mécanique en volume des renfort TFC verticales d’âme

: pourcentage de renfort TFC d’âme vertical d’un mur

NOTA : Dans les murs avec excroissances ou membrures, ou sections composée de plusieurs parties rectangulaires (section T, L, I, U, etc.), on se réfèrera aux prescriptions de l’alinéa (5) de l’EC8-1, §5.4.3.4.2 en incluant l’apport des renforts Foreva® TFC (ou TFC H) de la même manière que dans les expressions présentées ci-dessus.

Il convient que les armatures et renforts TFC de confinement s’étendent verticalement sur la hauteur hcr de la zone critique telle que définie à l’alinéa (1) de l’EC8-1, §5.4.3.4.2, et horizontalement sur une longueur lc mesurée depuis la fibre de compression extrême du mur jusqu’au point où le béton non confiné peut éclater par déformations trop importantes.

L’élément de rive confiné peut être considéré comme s’étendant sur une distance limitée à depuis l’axe des renforts TFC de confinement (au niveau de la fibre de compression extrême). La hauteur de zone confinée en compression Xu étant calculée à la courbure extrême à partir de l’expression suivante :

Avec : une largeur constante b0 de la zone confinée en compression

par rapport à l’axe des aciers de confinement une largeur constante b0’ de la zone confinée en compression

vis-à-vis du renforcement Foreva® TFC (ou TFC H) une contrainte ultime minimale εcu2,c du béton confiné estimée

à partir de

3/14-757*V2 27

une longueur minimale lc de l’élément de rive confiné non prise inférieure à 0,15.lw ou à 0,15.bw

Il convient que le pourcentage des armatures et renforts TFC longitudinaux dans les éléments de rive (parties confinées de la section du mur) ne soit pas inférieure à 0,005 (avec prise en compte des renforts Foreva® TFC (ou TFC H) avec le facteur de multiplication ).

De plus, le rapport mécanique des armatures de confinement total (aciers + tissu composite) ne doit pas être inférieur à 0,08 dans les éléments de rive des murs (§ 5.4.3.4.2(9) de l’EC8-1) :

L’espacement minimal à l’entre-axe des bandes de confinement Foreva® TFC (ou TFC H) des murs est calculé comme suit :

Avec :

: largeur des bandes de confinement

: diamètre minimal des barres longitudinal

Se référer au §5.4.3.4.2(10) pour les prescriptions concernant l’épaisseur minimale des éléments de rive confinés.

NOTA : Conformément au §5.4.3.4.2(4) de l’EC8-1, l’ajout des armatures longitudinales ou de confinement Foreva® TFC (ou TFC H) dans les éléments de rive des murs améliore la ductilité locale par rapport à la situation sans renforcement.

Condition de ductilité des murs de grandes dimensions (§5.4.3.5.3 EC8-1) :

Il convient que les renforts TFC verticaux nécessaires pour la vérification à l’état limite ultime en flexion composée, ou pour le respect de toute disposition concernant le pourcentage minimum (§18.8.4, 18.8.5 et §18.8.6 du présent document), soient maintenus par une bande de confinement de largeur supérieur ou égal à 50mm ou correspondant à un tiers de l’épaisseur de la bande verticale.

L’espacement minimal à l’entre-axe des bandes de confinement Foreva® TFC (ou TFC H) est calculé comme suit :

Avec :

: largeur des bandes de confinement

: diamètre minimal des barres verticales

Il convient que les bandes de renfort TFC verticales soient concentrées dans les éléments de rive aux extrémités de la section transversale. Il y a lieu que ces éléments se

prolongent dans la longueur lw du mur sur une longueur non inférieure à bw ou 3 bw.cm/fcd, en prenant la plus grande valeur, cm étant la valeur moyenne de la contrainte du béton dans la zone comprimée à l’état limite ultime en flexion composée.

Pour éviter un changement d’un mode de comportement contrôlé par la flexion à un autre contrôlé par l'effort tranchant, il convient que la quantité de renfort Foreva® TFC (ou TFC H) placées dans la section de mur ne dépasse pas inutilement la quantité requise pour la vérification à l’état limite ultime en flexion composée.

Il convient de vérifier l’existence de chaînages en acier continus, horizontaux ou verticaux le long de toutes intersections de murs ou liaisons avec les raidisseurs, à tous les niveaux de plancher et autour des ouvertures dans le mur (avec des conditions minimales conformes à l’EC2-1, §9.10). Dans le cas d’un besoin d’un renforcement des chaînages existants, il convient de prévoir des bandes Foreva® TFC (ou TFC H) en se référant au §18.11 du présent document.

18.9 Rupture en cisaillement La vérification de la rupture par cisaillement des éléments dans tous les types d’analyse se fait en termes de résistance. En classe de ductilité limitée (DCL), les sollicitations d’effort tranchant sont obtenues à partir de l'analyse de la structure pour la situation sismique de calcul. En classe de ductilité moyenne (DCM), les sollicitations d’effort tranchant de calcul des poteaux et des poutres doivent être déterminées selon les règles de dimensionnement en capacité, en tenant compte du rapport des sommes des moments résistants des poutres et poteaux à leurs extrémités conformément aux prescriptions des §5.4.2.2 et §5.4.2.3 de l’EC8-1. Dans le cas d’un renforcement du nœud à la jonction poteau-poutre, les moments sollicitant les extrémités des éléments devront être déterminés à partir des moments résistants de la section renforcé (moments calculés conformément aux prescriptions du §18.8.5 du Dossier Technique). Dans le cas des murs de grandes dimensions, pour assurer que la plastification en flexion précède la formation de l'état limite ultime en cisaillement, l'effort tranchant V’Ed provenant de l'analyse doit être augmenté de la façon suivante:

Si le coefficient de comportement est pris supérieur à 2, les sollicitations normales (composante dynamique complémentaire de l’effort normal du mur) pour les murs de grandes dimensions doivent être prise comme correspondant à 50% de l’effort normal dans le mur dû aux charges gravitaires présents dans la situation sismique.

La capacité résistante face à l’effort tranchant des éléments renforcés par le procédé Foreva TFC (ou TFC H) est calculée selon les prescriptions du §A4.4 de l’Eurocode 8-3.. Le renforcement par Foreva® TFC (ou TFC H) vient augmenter la résistance à l’effort tranchant contrôlée par les cadres, VR. L’effort tranchant maximal mobilisable après renforcement est : VRd = Min [VR+Vf ; VR,max]. Avec : VR : la valeur minimale entre celle donnée par l’Eurocode 2

(voir §16 du Dossier) et l’expression A.12 de l’Eurocode 8-3. Vf : contribution du renforcement Foreva® TFC (ou TFC H)

évaluée selon les indications ci-après, VR,max limite imposée par la compression dans le béton.

Pour les poutres : valeur donnée par l’Eurocode 2 (voir §16 du Dossier). Pour les poteaux : la valeur minimale entre celle donnée par l’Eurocode 2 et l’expression A.16 de l’Eurocode 8-3. Pour les murs : la valeur minimale entre celle donnée par l’Eurocode 2 et l’expression A.15 de l’Eurocode 8-3.

18.91 Contribution du Foreva® TFC (ou TFC H) à la résistance à l’effort tranchant

La contribution du renforcement Foreva® TFC (ou TFC H) évaluée selon les prescriptions des recommandations AFGC (Juin 2015) : Cas des sections rectangulaires :

Foreva® WFC200 Renforts Foreva® TFC (ou TFC H)

28 3/14-757*V2

Notati

ons

: coefficient complémentaire empirique égale à 0,7 afin d’avoir un niveau de sécurité suffisant vis-à-vis d’un comportement fragile

d : hauteur utile z : bras de levier interne

: angle d’inclinaison des bielles

ffdd : résistance de calcul du renforcement Foreva® TFC (ou TFC H) vis-à-vis du décollement ffdd,e : résistance efficace de calcul vis-à-vis du décollement du Foreva® TFC (ou TFC H) (dépend de la configuration du renforcement : complètement enrobé, en forme de U ou bandes latérales, avec ou sans dispositif d’ancrage) tf : épaisseur d’une couche de Foreva® TFC (ou TFC H) nf : nombre de couches de Foreva® TFC (ou TFC H) Ef : module du Foreva® TFC (ou TFC H) fctm : résistance moyenne du béton à la traction

αf : angle entre la direction principale des fibres et l’axe de l’élément wf : largeur de la bande sf : espacement des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H)

(mesuré du bord d’une bande au même bord de la bande suivante)

kb : coefficient d’enrobage

ffu,W(R): résistance ultime de la bande qui enrobe l’angle avec un rayon R

Le : longueur d’adhérence utile entre couches de composite R : rayon du chanfrein

Pour tout type de renforcement :

(unités : N, mm)

Avec :

(valeur recommandée selon l’EC8-3)

(unités : N, mm)

(unités : N, mm)

Pour les renforcements par enrobage complet (cas des poteaux principalement) ou en U avec un ancrage total dans la zone comprimée (cas des poutres et voiles) par pièces métalliques ou mèches (voir §21 du Dossier) :

Avec :

où :

Pour les renforcements en forme de U avec bandes transversales de maintien disposées perpendiculairement au renforcement principal (cas des poutres et des voiles):

Pour les renforcements par bandes latérales avec un ancrage par pièces métalliques ou mèches (se référer au §21 du présent document ; cas des voiles) :

Avec :

NOTA : Le renforcement par bandes latérales uniquement est déconseillé pour le renforcement de poutres. Du fait des sollicitations alternées, on placera la même section aux deux extrémités du voile.

Cas des poteaux circulaires renforcés par bandes fermées :

D

EntAV edffffc

f,2

Avec : 004,0, edf

Dispositions constructives : Conditions sur les largeurs La largeur des bandes dans le cas d’un renforcement continu est donné par :

On note que la largeur maximale efficace des bandes sera prise égale à la hauteur de la section de l’élément cisaillée. Dans le cas de renforcement discontinu, la largeur sera fixée par le calcul, en vérifiant que le rapport wf/sf soit bien inférieur à 1. Dans le cas contraire, le renforcement est effectué sur toute la surface.

Espacement de bande Pour qu’une fissure ne puisse se développer entre deux bandes de renforcement, l’espacement maximal entre deux bandes doit respecter la condition suivante :

Avec :

angle d’inclinaison des bielles pris généralement à 45°.

angle d’orientation de la direction résistante des fibres par rapport à l’axe de l’élément béton. Pour des bandes verticales, on prend 90°.

18.92 Cas particulier des murs béton de grandes dimensions

Un mur est considéré comme étant « de grandes dimensions » lorsque :

ww hml

3

2;4min

Où : lw : longueur totale du mur hw : hauteur totale du mur La capacité résistante face à l’effort tranchant des murs de grandes dimensions se calcule selon l’Eurocode 8-1 §5.4.3.5.2. Dans le modèle bielle-tirant utilisé, la largeur de la bielle ne dépasse pas 0,25.lw ou 4.bw. Il convient de prendre la hauteur de la bielle égale à hw.

L’inclinaison de la bielle est telle que :

3/14-757*V2 29

Le renforcement par Foreva® TFC (ou TFC H) vient compléter la section d’aciers nécessaire, selon l’Annexe A de Eurocode 8-3 §A.4.4.2 (formules détaillées au §18.9.1 du présent document). Du fait des sollicitations alternées, on placera la même section Af aux deux extrémités du voile. Si la largeur de bielle nécessaire pour respecter la résistance en compression du béton est telle que

wbw llh cot , il faut

"remonter" l'effort de la bielle par des armatures horizontales existantes complétées si nécessaire par une surface Afh de bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) horizontales réparties sur la hauteur

1l .

On complète par du Foreva® TFC (ou TFC H) le cours d'armatures horizontales Ah pour que:

fufhydhb

AfAl

lVV

2

1 1

Avec :

cot2 ww hll

Dispositions constructives spécifiques : Les bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) verticales doivent être convenablement ancrées à leurs extrémités (à l’aide des mèches). L’espacement entre l’axe de bandes est limité à 3 bw. Pour éviter le flambement des bandes verticales en compression, on installera des mèches de couture Foreva® WFC 200 ou des micro-mèches Foreva® WFC 400. De la même façon, lorsque des bandes horizontales sont prévues, elles devront être placées au-dessus des bandes verticales.

18.10 Confinement des nœuds Le confinement d'un nœud est possible par des cerces de Foreva® TFC (ou TFC H) autour des éléments assemblés par le

nœud, qui viennent s’ajouter à la contribution des armatures existantes. Le renforcement des nœuds est considéré comme effectif si les fibres sont orientées comme les contraintes principales de traction et les bandes sont proprement ancrées. Il convient de limiter l’allongement du TFC dans les zones nodales à . Il convient de mettre en place un confinement adéquat du nœud afin d’éviter sa rupture fragile par cisaillement. Lorsque les armatures existantes ne sont pas suffisantes, des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) peuvent se placer autour des éléments du nœud, soit dans les directions horizontale et verticale, soit uniquement diagonale.

Pour le calcul du renforcement des liaisons en béton, le paragraphe A.3.4 de l’EC8-3 prévoit les vérifications suivantes : calcul de la demande en cisaillement conformément au

§5.5.2.3 de l’EC8-1 ; calcul de la capacité résistante au cisaillement conformément

au §5.5.3.3 de l’EC8-1. On note que le renforcement d’un nœud connectant des poutres et des poteaux primaires sismiques doit être considéré dans toutes les directions et en prenant en compte les conditions les plus défavorables dues aux actions sismiques (conditions de dimensionnement en capacité pour les poutres et valeurs des efforts tranchants compatibles les plus faibles dans les poteaux).

Demande en cisaillement du nœud : Pour les nœuds poteau-poutre intermédiaires :

Pour les nœuds poteau-poutre de rive :

Où : As1 : section d’armatures supérieures de la poutre, As2 : section d’armatures inférieures de la poutre, Af1 : section de renfort TFC supérieure de la poutre Af2 : section de renfort TFC inférieure de la poutre Rd : coefficient de sur-résistance due à l’écrouissage de l’acier qui dans le cas des poutres pris égal à 1,2 ou 1,0 respectivement pour DCH ou DCM, Vc : effort tranchant du poteau situé au-dessus du nœud, calculé à partir des diagrammes de sollicitations dans la situation sismique (analyse dans la situation sismique de calcul).

Dans le cas d’une ossature régulière dont le point d’inflexion du diagramme des moments est situé au milieu de la poutre et du poteau, on obtient à partir de l’équilibre des efforts interne au nœud :

Actions et mécanismes de résistances au sein d’un nœud poutre-poteau (source C.Del Vecchio et al. / Engineering Structures 87 (2015))

30 3/14-757*V2

Avec :

: somme des valeurs de calcul des résistances à la flexion des poutres connectées au nœud, en tenant compte de la présence des renforts TFC (ou TFC H) évaluée conformément aux §12.4 ou §14.3 et selon les critères du §18.8.5 du présent document.

: hauteur du poteau (dans le cas de différentes hauteurs on prend la moyenne entre le poteau au-dessus et en-dessous du nœud),

: longueur de la poutre (dans le cas de différentes largeurs on prend la moyenne entre la poutre à droite et à gauche du nœud)

: largeur du poteau.

Vérification de la résistance de compression du béton par le mécanisme de bielle (compression diagonale dans le nœud) : Pour les nœuds poteau-poutre intermédiaires :

Pour les nœuds poteau-poutre de rive :

Où : η : coefficient de réduction de résistance du béton,

: largeur effective du nœud ( – largeur de la poutre,

– dimensions du poteau)

: distance entre les lits extrêmes des armatures du poteau,

: effort normal de compression réduit dans le poteau (partie située au-dessus du nœud) dans la situation sismique de calcul.

Vérification du confinement horizontal et vertical du nœud pour l’effort de traction diagonal : Il convient que l’intégralité du nœud après fissuration diagonale soit assurée par l’armature de confinement horizontale (ferraillage existante + tissu composite). Dans ce but, il convient de prévoir l’aire totale suivante : Pour les nœuds poteau-poutre intermédiaires :

Pour les nœuds poteau-poutre de rive :

Où : As1 : section d’armatures supérieures de la poutre, As2 : section d’armatures inférieures de la poutre, Rd : coefficient de sur-résistance due à l’écrouissage de l’acier dans les cas des poutres pris égal à 1,2 ou 1,0 respectivement pour DCH ou DCM,

: effort de compression réduit dans le poteau dans la situation sismique de calcul,

Ash : section d’armatures de confinement horizontales dans le nœud réparties dans la hauteur entre lits extrêmes des armatures de la poutre, fywd : valeur de calcul de la limite d’élasticité des armatures,

Afh : section de tissu composite orienté horizontalement au niveau du nœud (répartie sur la hauteur de la poutre ou de l’éventuel épaississement en béton)

ffwd : valeur de calcul du tissu composite,

: déformation ultime du Foreva® TFC (ou TFC H) de confinement égale à 5‰.

Il faut également prévoir des renforts verticaux Asv et Af,v en quantité suffisante (ferraillage existant + tissu composite TFC ou TFC H), traversant le nœud et dont la quantité vérifie la relation suivante :

Où : hjc : distance entre les lits extrêmes des armatures du poteau, hjw : distance entre lits extrêmes des armatures de la poutre, As,v : contribution des armatures existantes pour le confinement vertical. Af,v : contribution du renfort Foreva® TFC (ou TFC H) requis pour le confinement vertical. a

Dispositions constructives spécifiques : Il peut être nécessaire de renforcer en flexion et/ou au cisaillement la section d'encastrement du nœud, en épaississant localement (si besoin) cet élément devant le poteau par des "goussets" ou des "boîtes" en béton armé et par des cerces de Foreva® TFC (ou TFC H) croisées, comme sur l'exemple ci-dessous (nœud de façade).

NOTA : Dans cette configuration de renfort par confinement Foreva® TFC (ou TFC H), on peut négliger en premier abord l’apport de l’épaississement local en béton au niveau de la section du poteau.

Pour des calculs plus précis, l’Eurocode 8-3 permet d’améliorer la capacité des nœuds via chemisage en béton. Le nœud chemisé a un comportement monolithique mixte complet (voir §A.4.2.2), ce qui permet de prendre en compte l’épaississement de la section du nœud pour diminuer le niveau de contrainte de compression dans la bielle. Les dispositions constructives mentionnées au §18.8.6 du Dossier Technique doivent être respectées avec la disposition complémentaire suivante : La distance libre entre bandes ne doit pas dépasser la plus petite des valeurs : 15 cm entre nu des bandes, (0,25.a), en zone critique, ou (0,5.a) ailleurs, entre nu des

bandes, avec (a) est la plus petite dimension transversale de l'élément renforcé).

Dans l’Eurocode 8-1, le dimensionnement des armatures existantes au nœud dépend de la classe de ductilité de la structure :

3/14-757*V2 31

Projet DCL (zone de faible sismicité): le dimensionnement des nœuds est fait selon les prescriptions de l’Eurocode 2. Projet DCM : les armatures et renforts (ferraillage existant + tissu composite) dans les nœuds ne doivent pas être inférieures à celles des zones critiques des poteaux. En général, le nœud doit présenter une continuité de ferraillage avec le poteau respectant les exigences mentionnées ci-dessus. Si c’est le cas, vis-à-vis du confinement vertical, le nœud ne doit être renforcé que lorsque l’on renforce le poteau ou que lorsque l’on renforce le nœud par confinement horizontal Dans le cas d’un renforcement du poteau par bandes verticales, il faut s’assurer de la continuité des bandes au niveau du nœud (utilisation de mèches WFC200 si obstacles de type poutre à franchir : voir le §21.3.2).

18.11 Renforcement des chaînages à l’extrémité d'un mur ou d’un plancher en béton armé

On peut renforcer en Foreva® TFC (ou TFC H) les chaînages suivants : Chaînage vertical d'extrémité de mur, sur les deux faces du

mur, avec des bandes horizontales de confinement en U et/ou des bandes verticales. Ces chaînages sont continus sur toute la hauteur de l'étage, de plancher à plancher, et sont ancrés dans les planchers par des mèches traversantes (coutures : voir §21.3) ou des cornières métalliques ancrées par des chevilles (voir §21.4).

Chaînage horizontal intérieur de plancher, sur une face du plancher, de part et d'autre des murs. Ces chaînages sont continus sur toute la longueur de l'étage, de mur à mur, et sont ancrés dans les planchers par des mèches traversantes (coutures : voir §21.3) ou des cornières métalliques ancrées par des chevilles (voir le dessin ci-dessous avec « ancrage mécanique »).

Chaînage des linteaux, sur les deux faces du mur, ancrés 10 cm au-delà de bandes verticales de confinement en U.

Chaînage périphérique continu de dalle (sur le rebord

extérieur de la dalle).

Le calcul des armatures de chaînage est un calcul d’armatures minimales. Ces armatures ne s’ajoutent pas aux armatures exigées par l’analyse structurale. Il convient que l’espacement des bandes de confinement ne soit pas supérieur à 100mm. La largeur des bandes de confinement sera telle que son aire soit au moins égale à 12% de l’aire d’une bande longitudinale (avec une largeur minimale de 30mm). La capacité résistante en traction des chaînages se calcule selon l’Eurocode 8-1 §5.4.3.5.3. (4). Les valeurs de l’effort de traction minimal résistant des tirants sont données au § 9.10 de l’Annexe Nationale de l’Eurocode 2-1. Le renforcement en Foreva® TFC (ou TFC H) vient s’ajouter à la contribution des armatures existantes. La contrainte dans le Foreva® TFC (ou TFC H) ne peut excéder la valeur

MPaf 913lim, avec un ancrage total aux extrémités requis

(mèches ou recouvrement des bandes : voir §18.13).

18.12 Renforcement d’un plancher pour le fonctionnement en diaphragme

Les planchers en béton armé ou précontraint rigidifient les constructions en transmettant des efforts tranchants horizontaux. Le fonctionnement en diaphragme des planchers assure la répartition des efforts horizontaux entre les éléments de contreventement (voiles, portiques). Le transfert des efforts dans le plancher dépend notamment de sa géométrie. Les effets de l’action sismique sont multipliés par les coefficients de sur-résistance suivants (EC8-1, §4.4.2.5(2)) : Mode de rupture fragile, par effort tranchant : d = 1,3 Mode de rupture ductile, par flexion : d = 1,1

18.121 Résistance à la flexion Dans le cas où l’état limite ultime en flexion n’est pas vérifié, le renforcement du plancher peut se faire sur la base des prescriptions du §18.11 du présent document afin que les chaînages périphériques et intérieurs assurent la résistance à la flexion des diaphragmes. Les sections de renfort définies au §9.10 de l’Eurocode 2-1 sont complétées si besoin afin de résister aux sollicitations de calcul.

ou d’un plancher

32 3/14-757*V2

18.122 Résistance à l’effort tranchant

Vérification vis-à-vis de la rupture diagonale dans le plan du diaphragme due au cisaillement : Dans le cas où la fonction diaphragme n’est pas assurée vis-à-vis du cisaillement horizontal, le renforcement par bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) perpendiculaires à la direction de l'effort tranchant vient compléter la section d’aciers nécessaire (se référer au §18.9.1 ci-dessus). Des ancrages doivent être disposés aux extrémités des bandes (mèches : voir §21.3). Les mèches disposées aux extrémités des renforts Foreva® TFC (ou TFC H) ne fonctionnent pas ici en goujon, mais en traction. Elles permettent d’ancrer les tirants dans les bielles diagonales afin de renforcer la résistance en cisaillement horizontal du plancher en partie courante. L’espacement entre bandes sera limité à 3 fois l’épaisseur du plancher. Les bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) doivent être ancrées (mèches : voir §21.3) dans la profondeur des voiles porteurs.

Renforcement d’un Plancher pour comportement en diaphragme

Vérification rupture par glissement due au cisaillement : Pour la vérification de non-glissement dans les plans potentiels des zones critiques (par exemple cisaillement horizontal à l’interface des zones d’appui avec les éléments verticaux), la reprise du glissement doit être assurée par le diaphragme existant ou par un renforcement permettant de couturer le plan de cisaillement. NOTA : Le procédé Foreva® TFC (ou TFC H) ne contribue pas à la résistance au cisaillement horizontal des liaisons plancher/appui ou plancher/élément de contreventement.

18.13 Dispositions constructives appliquées au séisme

Les recouvrements longitudinaux, de longueur Lmin = 100 mm doivent être placés en dehors des zones critiques, avec des recouvrements alternés. Les bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) doivent être systématiquement ancrées convenablement, par l'une des dispositions suivantes : ancrage par adhérence du Foreva® TFC (ou TFC H) par une

sur-longueur de 100 mm au-delà de la zone où le Foreva® TFC (ou TFC H) est nécessaire.

Dans ce cas, on ajoutera systématiquement des bandes transversales de maintien disposées perpendiculairement au renforcement principal, et recouvrant l'extrémité des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) définies par le calcul, en U ou en L (cas des talons de poutres) ou à plat (cas d'éléments surfaciques).

Se référer au §11.3 du présent document pour les conditions d’adhérence support et contrainte de cisaillement admissible.

Ces bandes transversales de maintien ne sont pas à prendre en compte dans le calcul de l’adhérence des bandes longitudinales.

prolongation du Foreva® TFC (ou TFC H) par un retour en U ou en L sur l'extrémité de l'élément renforcé

ancrage par les mèches standard WFC 100 définies au §21.3, ancrage par les micro-mèches WFC 400 définies au §21.3, traversée d'un obstacle par les coutures WFC 200 définies au

§21.3, ancrage par mèches à chas (grande profondeur) WFC 300

définies au §21.3.

Pour le renforcement de voile de contreventement à la flexion, les bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) verticales doivent être disposées sur chaque face du mur et convenablement ancrées à leurs extrémités à l’aide d’un système d’ancrage par mèche. Les mèches de couture Foreva® WFC 200 ou micro-mèches Foreva® WFC 400 doivent être employées pour empêcher le flambement des bandes verticales comprimées dues aux sollicitations alternées sous séisme. De la même façon, lorsque des bandes horizontales sont prévues, elles devront être placées au-dessus des bandes verticales avec mise en œuvre de mèches de couture aux intersections. Pour le renforcement par confinement de poteaux (chemisage), la disposition constructive la plus efficace pour augmenter la ductilité est d’orienter le tissu perpendiculairement à l’axe du poteau (pas de confinement hélicoïdal). De ce fait, afin de minimiser l’impact des fibres dans le sens de la trame (direction parallèles à l’axe du poteau), il convient de privilégier le Foreva® TFC H. Le chemisage doit entourer tout le poteau et recouvrir entièrement la zone critique. Se référer au §17.7 du présent document pour les dispositions constructives générales associés au confinement de poteaux.

19. Renforcement sismique de structures en maçonnerie

19.1 Préambule Les structures en maçonnerie (constituées de blocs à géométrie régulière tels qu’agglomérés en béton ou briques) ne remplissant pas les prescriptions des règlements parasismiques en vigueur peuvent, dans certains cas, être renforcées par Foreva® TFC (ou TFC H): application de Foreva® TFC (ou TFC H) pour améliorer le

comportement hors plan de panneaux de remplissage en maçonnerie, considérés comme des éléments secondaires non structurels mais dont il faut prévenir la chute en cas de séisme,

renforcement de la capacité en plan de murs de remplissage contreventant une structure en portiques en béton armé, en transformant un système de type portique avec remplissage en une structure en maçonnerie porteuse chaînée et "armée" par le Foreva® TFC (ou TFC H),

renforcement de chaînages sur des murs en maçonnerie non chaînés ou avec des chaînages insuffisants, notamment autour des ouvertures, pour les bâtiments d'habitation de taille moyenne ou réduite.

Pour l’étude sismique d’une structure avec des murs en maçonnerie, il convient de considérer la rigidité fissurée des murs vis-à-vis de la flexion et de l’effort tranchant. On peut considérer que l’inertie fissurée est égale à l’inertie non fissurée divisée par 2, comme indiqué au §C.3.1 (1) de l’Eurocode 8-3. Pour l’étude sismique du renforcement d’une structure de remplissage en maçonnerie contreventant des portiques en béton armé, le principe de calcul consiste à réaliser une analyse enveloppe en considérant : uniquement la structure portique ou chaînée encadrant les

panneaux de maçonnerie à un système « cadre » en béton armé

le système « cadre » en béton armé triangulés à des diagonales constituées par les bielles actives susceptibles de se former dans la maçonnerie.

3/14-757*V2 33

19.2 Renforcement hors plan de panneaux de remplissage en maçonnerie

19.21 Application de Foreva® TFC (ou TFC H) sur les deux faces

Le renforcement par Foreva® TFC (ou TFC H) des deux faces de la maçonnerie permet de créer un panneau résistant à des moments de flexion alternés, similaire à un mur en maçonnerie armée. Le dimensionnement s'effectue en flexion simple ou composée sous l’action répartie des forces d’inertie s’exerçant perpendiculairement au panneau. Afin de déterminer les efforts de traction en fibre tendue, on utilise les hypothèses des règles de calcul des maçonneries armées (hypothèse des sections planes, même après fissuration des blocs de maçonnerie sur la face tendue selon §6.6 de l’Eurocode 6-1). La résistance en compression des parpaings est vérifiée selon les valeurs normalisées, ou en fonction d’essais sur prélèvements conformément aux prescriptions du §C2.4 de l’Eurocode 8-3. La contribution du Foreva® TFC (ou TFC H) en compression est négligée.

NOTA : La déformation ultime de la maçonnerie est de 3,5‰ pour celles constituée d’éléments du groupe 1 et de 2,0‰ dans les autres cas.

On doit placer sur chaque face du mur une section de Foreva® TFC (ou TFC H) tendue :

MPa9

F

σ

FA f

fu

ff 13

Où : Ff est l’effort de traction dans les fibres tendues en situation sismique (forces d’inertie s’exerçant perpendiculairement au plan du panneau de maçonnerie).

On vérifie la contrainte d’entraînement du Foreva® TFC (ou TFC H) au droit des parpaings, selon les § 11.3 et 12.5 ci-dessus :

uf

u τ.zw

Vτ

Avec : V : effort tranchant perpendiculaire au panneau wf : largeur de bande z : bras de levier du Foreva® TFC (ou TFC H) (0,9.e pour une section pleine d’épaisseur e) L’ancrage des renforts est calculé avec un coefficient de sécurité de 1,5 par rapport aux sollicitations calculées dans les hypothèses ci-dessus (voir §19.5 pour les dispositions constructives d’ancrage des bandes de renfort).

Dans le cas d’un mur comportant des armatures préfabriquées dans les joints d’assise facilitant sa résistance aux charges latérales, et en disposant des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) parallèles aux armatures existantes, une résistance de calcul apparente à la flexion fxd2,app peut être calculée pour les vérifications vis-à-vis d’un chargement latéral au sens de l’Eurocode 6 :

Où : As : section transversale de l’armature en traction des joints d’assise pour un mètre de hauteur de mur définie (voir figure ci-dessus), Af : section de Foreva® TFC (ou TFC H) en traction parallèles à la section d’armatures préfabriquées dans les joints d’assise (voir fig ci-dessous), t : épaisseur du mur, fyd et ffd : résistances de calcul mentionnées précédemment, z : bras de levier mentionné précédemment.

19.22 Application de Foreva® TFC (ou TFC H) sur une face

Lorsqu’il n’est possible d’appliquer le Foreva® TFC (ou TFC H) que sur une face, pour des raisons pratiques, le panneau renforcé asymétriquement ne peut pas résister à des flexions alternées. Néanmoins, le Foreva® TFC (ou TFC H) peut alors jouer le rôle de "filet" évitant que la cloison ne se désagrège et chute. Le mur renforcé se comporte comme une membrane, chargée par les forces d'inertie du mur (masse du mur par unité de surface multipliée par l'accélération sismique perpendiculaire au mur) avec une réponse en grand déplacement. On calcule la déformée en chaînette d'une bande de largeur unitaire en négligeant l'inertie de flexion. Cela conduit à un effort de traction Tf dans le Foreva® TFC (ou TFC H), ainsi que des angles aux ancrages.

34 3/14-757*V2

On doit vérifier que : Tension de chaînette :

Tf < Af fu Entraînement (les parpaings ne se "détachent" pas du filet en

Foreva® TFC (ou TFC H)) : < arrachement

Avec arrachement = ftk /1.5 où ftk est la résistance caractéristique obtenue par les essais de pastillage.

Ancrage du Foreva® TFC (ou TFC H), en prenant en compte l'inclinaison de la force de traction et avec un coefficient de sécurité de 1,5 : 1,5 Tf < Rcisaillement

1,5 Tf . tan < Rarrachement

où les résistances en cisaillement et en traction (Rcisaillement et Rarrachement) de l'ancrage dépendent du type d'ancrage retenu (voir §19.5).

NOTA : Le renforcement hors plan de panneaux de remplissage maçonnerie enduite par collage de bandes Foreva® TFC (ou TFC H) est limité à la fonction de filet. L’ancrage des renforts doit systématiquement se faire sur des éléments structuraux encadrants le panneau de remplissage et résistants au séisme.

19.3 Renforcement de la capacité en plan de murs de remplissage

Un renfort par Foreva® TFC (ou TFC H) permet d'augmenter la capacité de contreventement des panneaux de remplissage en maçonnerie d’un bâtiment. Les bandes de Foreva® TFC (ou TFC H), collées dans les directions verticales et horizontales sur une ou deux faces des panneaux en maçonnerie, transforment un système de type portique avec remplissage en une structure en maçonnerie porteuse, chaînée et "armée" par le Foreva® TFC (ou TFC H).

Principe de Renforcement d’un Mur de Remplissage Maçonnerie

Un mur en maçonnerie renforcé par des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) verticales et horizontales se dimensionne comme une maçonnerie armée horizontalement et verticalement selon l’Eurocode 6. Le principe revient à prendre en compte l’apport du tissu composite à celui des armatures d’une maçonnerie armée (des armatures existantes s’il s’agit d’un mur en maçonnerie armée).

19.31 Contribution de Foreva® TFC (ou TFC H) à la flexion

Le renforcement face à des sollicitations de flexion composée se fait selon l’Eurocode 6, §6.6.2. En situation sismique, on vérifiera que le moment de calcul MEd demeure inférieur au moment résistant MRd.

Dans le cas d’une section rectangulaire armée soumise à une flexion, accompagnée éventuellement d’une compression (sous l’effet des contraintes axiales) ne dépassant par 0,3.fd (fd étant la résistance en compression de calcul de la maçonnerie déterminée conformément aux prescriptions du §C2.4 de l’Eurocode 8-3), la valeur de calcul du moment résistant MRd en

tenant compte de l’apport du renforcement Foreva® TFC (ou TFC H) est évaluée à partir des relations suivantes :

Avec :

Où : b : largeur de la section (épaisseur du mur), d : hauteur utile de la section (déterminé suivant la longueur comprimée du mur : voir §19.3.2 « Résistance au basculement »)., As : section transversale de l’armature en traction, Af : section de Foreva® TFC (ou TFC H) en traction, fd : résistance de calcul en compression de la maçonnerie, fyd : résistance de calcul de l’acier d’armature, ffd : résistance de calcul du Foreva® TFC (ou TFC H). = 0,4 groupe 1 ou 0,3 pour autre groupe de bloc de maçonnerie

Disposition constructive : Section minimale des armatures et/ou tissu composite verticaux de la section transversale horizontale utile du mur:

)

19.32 Contribution de Foreva® TFC (ou TFC H) en cisaillement

Le renforcement face à des sollicitations de cisaillement se fait selon l’Eurocode 6, §6.7.2 en tenant compte de la contribution des renforts Foreva TFC (ou TFC H). A l’état limite ultime, on vérifiera que la valeur de calcul du cisaillement VEd demeure inférieure à la valeur de calcul de la résistance au cisaillement résistant VRd

Il est possible de prendre en compte les aciers et/ou bandes Foreva® TFC (ou TFC H) dans les murs de maçonnerie en les considérant comme des maçonneries armées. La vérification de résistance s’effectue alors selon trois cas : le mur ne comporte qu’un renforcement vertical (cas 1), le mur ne comporte qu’un renforcement horizontal (cas 2), le mur comporte un renforcement vertical et horizontal (cas 3

= cas 1 + cas 2).

3/14-757*V2 35

Pour être pris en compte, le renforcement (armatures et/ou bandes de tissu composite) doit avoir la section minimale suivante : renforcement vertical : 0,05% de la section transversale

horizontale utile du mur

renforcement horizontal : 0,05% de la section transversale

verticale utile du mur

De plus, d’après l’Eurocode 6 §6.9, il convient de prendre en considération la surface de toute contribution de béton de remplissage (exemple chaînages verticaux) dans le calcul de la résistance au cisaillement de la maçonnerie. On retient donc un apport de résistance par les ouvrages de confinement égale à :

Où : Ac : somme des sections de béton confiné comprimées (sur la longueur comprimée lc (voir vérification « résistance au basculement » ci-après)) fcvd : résistance de calcul au cisaillement du béton confiné

Cas 1 : mur avec renforcement vertical uniquement On considère que le renforcement vertical permet d’empêcher le soulèvement du mur. Ainsi la totalité du mur est en contact avec sa base. La résistance de calcul au cisaillement VRd est donc égale à :

NOTA : Une majoration de la résistance de calcul au cisaillement

peut être prise en compte pour tenir compte de la présence des renforts verticaux avec remplissage béton (se référer à l’annexe J de l’EC6).

Cas 2 : mur avec renforcement horizontal uniquement Les renforts horizontaux seuls influencent peu la résistance du mur au cisaillement. Le mur peut en effet se soulever, voir basculer, comme un mur non armé. Le calcul de la résistance doit donc se faire comme s’il était non armé en négligeant la contribution des renforts horizontaux Foreva TFC (ou TFC H) : voir §6.2 de l’Eurocode 6.

Cas 3 : mur avec renforcement vertical et horizontal Les deux types de renforts agissent de manière concomitante et la résistance de calcul au cisaillement devient :

Où : fvd : résistance de calcul au cisaillement de la maçonnerie (selon prescriptions du §C2.4 de l’Eurocode 8-3), t : épaisseur du mur, lm : longueur du mur en maçonnerie, Asw : section totale des armatures horizontales au-dessus de la la partie du mur considérée (hauteur Zv : voir schéma ci-dessous), Afw : section totale de Foreva® TFC (ou TFC H) horizontales au-dessus de la partie du mur considérée, fyd : résistance de calcul de l’acier d’armature, ffd : résistance de calcul du Foreva® TFC (ou TFC H), fvmax est pris égal à 2 MPa.

NOTA : La vérification au cisaillement doit être complétée par la vérification au basculement afin de vérifier que la section de renfort vertical (aciers et/ou bandes de tissu composite) en rive de mur soit suffisante.

Résistance au basculement : Sous des conditions de chargement tel qu’au cours d’un séisme, un mur soumis à un effort horizontal peut « basculer ».

Voir les prescriptions du cahier CSTB N°3719 d’octobre 2012, pour la justification du mur en maçonnerie à assurer sa fonction de contreventement. Les armatures verticales et/ou les bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) permettent d’éviter ce phénomène lorsque leur section est suffisante pour s’opposer au renversement. Cette vérification se fait en considérant le mur sous flexion composée comme présenté ci-dessous.

Avec : Moment MA s’exerçant à l’extrémité « A » du mur (côté tendu) repris par les renforts verticaux convenablement ancrés :

Où : N : effort vertical s’appliquant sur le bas du mur, lt : longueur totale du mur, Zv : hauteur du centre d’application de l’effort horizontal VEd (hauteur du mur). La longueur lc comprimée du mur (cas de la maçonnerie chaînée) :

Où : fd : résistance de calcul à la compression de maçonnerie, t : épaisseur du mur, Фp : coefficient de réduction de la résistance en pied de mur dû à l’élancement pris forfaitairement à 0,6 pour les façades et murs de rive ou 0,8 pour les murs intérieurs et refends.

Dans le cas où la charge verticale est appliquée à lt/2, la valeur de calcul du moment résistant tenant compte de l’apport du Foreva® TFC (ou TFC H) est évaluée à partir de la relation suivante :

Où : Fif : effort repris par chaque bande verticale (i) de Foreva® TFC (ou TFC H) disposée à une distance di de la fibre extrême la plus comprimée, Fs : effort repris par les armatures verticales existantes (armatures verticales de chaînages par exemple).

NOTA : La déformation ultime de la maçonnerie est de 3,5‰ pour celles constituée d’éléments du groupe 1 et de 2,0‰ dans les autres cas.

36 3/14-757*V2

19.4 Renforcement de chaînages sur des murs en maçonnerie non chaînés

Le respect des prescriptions réglementaires conduit à placer des chaînages horizontaux et verticaux de section d'armatures minimales dans toutes les zones critiques de la structure. La continuité mécanique des chaînages suivant les trois directions doit être assurée, par exemple à l'aide de coutures (mèches WFC 200 : voir §21.3) en Foreva® TFC (ou TFC H). Ces dispositions peuvent être restituées a posteriori en remplaçant les armatures par des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H), dimensionnées avec une résistance équivalente à celle des armatures qu’elles remplacent :

sfu

ydf A

fA

Avec : fu = 913 MPa. L'ancrage des chaînages doit être réalisé de façon appropriée, avec selon les cas : chaînage par cerce continue sur tout le pourtour d’un élément

ou sur toute la circonférence extérieure de la construction, ancrage par adhérence du Foreva® TFC (ou TFC H) par une

sur-longueur de 100 mm, au-delà de la zone où le Foreva® TFC (ou TFC H) est nécessaire, couverte par des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) de maintien dans la direction perpendiculaire,

prolongation du Foreva® TFC (ou TFC H) par un retour en U ou en L sur l'extrémité du mur renforcé,

ancrage par l’une des méthodes définies dans le §19.5 ci-dessous.

19.5 Dispositions constructives au séisme Les bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) doivent être disposées en lits horizontaux continus de chaînage vertical à chaînage vertical et/ou en lits verticaux continus de plancher à plancher (ou à poutre). L'espacement entre nus des bandes (sf – wf ) ne doit pas dépasser la plus petite des valeurs : 40 cm 3 fois l'épaisseur du mur renforcé. Il faut en outre vérifier l'absence de joints (vide) entre le pourtour du panneau de remplissage et les poutres ou les poteaux qui l'encadrent. Les bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) posées sur la maçonnerie de remplissage doivent être correctement ancrées sur des éléments structuraux résistants au séisme (chaînages, poteaux, planchers, poutres en béton armé) par l'une des méthodes suivantes : prolongation des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) sur

l'élément structural dont la surface est dans le même plan que le parement de la maçonnerie, et ancrage par adhérence sur une longueur minimum de 100 mm. Se référer au §11.3 du présent document pour les conditions d’adhérence au support et la contrainte de cisaillement admissible associée.

ancrage par les mèches standards WFC 100 définies au §21.3,

traversée d'un obstacle par les coutures (mèches WFC 200) définies au §21.3,

ancrage par mèches à chas WFC 300 (grande profondeur) définies au §21.3,

NOTA : L’ancrage par adhérence simple via prolongation des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) sur élément structural est limité au cas de renforcement hors plan pour la fonction de filet.

20. Les contrôles à la mise en œuvre Les contrôles à la mise en œuvre sont des contrôles internes (autocontrôle) réalisés par l’entreprise d’application Freyssinet. Ils sont définis dans le présent document et peuvent être rappelés dans la procédure d’exécution fournie au client pour accord préalablement au démarrage des opérations. Les résultats des contrôles sont enregistrés sur des fiches spéciales. Le contrôle comprend les phases suivantes : Avant application :

- un contrôle de réception des matériaux sur site,

- un contrôle de réception du support (cohésion superficielle du support, constat contradictoire de l’état du support, …)

Pendant l’application : - un contrôle des conditions d’application (conditions

d’ambiance et d’environnement) - une vérification du tracé suivant les plans "bons pour

exécution", - la réalisation d’une planche composite témoin, de longueur

minimum 20cm, sur un film PEHD conservée à température ambiante,

- la vérification des consommations de résine par surface traitée (comptage des pots de résine consommés),

- la vérification du durcissement de la résine (contrôle au toucher).

21. Dispositions constructives générales et particulières

21.1 Introduction Ce chapitre constitue un recueil non exhaustif de dispositions constructives relatives à l’utilisation du Foreva® TFC (ou TFC H) dans le renforcement de structures. Le Foreva® TFC (ou TFC H) à coller pour le renforcement d’une structure doit faire l’objet d’un dimensionnement selon des règles fixées dans le présent document.

21.2 Règles constructives générales

21.21 Repérage et orientation des bandes Le tissu est constitué d'une trame bidirectionnelle à sens de résistance privilégié dans la chaîne (il est constitué de 70 % de fibre dans le sens de la chaîne et de 30 % de fibres dans le sens de la trame). Le tissu est livré en coupures d’épaisseur égale à environ 0,48 mm et de largeur standard : 300, 200, 150, 75 et 50mm, le sens privilégié des 70 % de fibres correspondant au sens longitudinal des coupures. Le repérage du Foreva® TFC (ou TFC H) sur plan se fait par un symbole à 2 flèches indiquant l’orientation de la chaîne (70 % de fibres) et de la trame (30 % de fibres) comme déjà indiqué au paragraphe 5.3 du présent document.

21.22 Superposition des couches/recouvrements Superposition des couches

7030

7030

3070

Bandes parallèles Bandes perpendiculaires - Recouvrement transversal Ce recouvrement n’est pas nécessaire sauf dans le cas où les fibres dans le sens de la trame sont sollicitées.

> 5 cm

7030

- Recouvrement longitudinal

7030

> 10 cm 7030

3/14-757*V2 37

Fouet 13 cmAncrage 13 cm

Diamètre 11 mm

Fouet 13 cmAncrage 13 cm

Diamètre 11 mm

21.23 Arrêt des bandes et longueurs d’ancrages

Avec al selon défini au §12.6.

21.24 Courbure autour d'arrêtes

Mauvais

Arrondi R= 1 cm

Chanfrein 1X1cm

INTERDIT

R > 20 cm

Reprofilage

21.3 Les mèches d’ancrage en carbone

21.31 La mèche d’ancrage Foreva® WFC 100 (mèche standard)

La mèche de carbone Foreva® WFC 100, sert pour fixer ou ancrer le composite de renforcement structurel Foreva® TFC (ou TFC H) quand celui-ci nécessite un ancrage plus important que la simple adhérence de sa surface collée au support. Elle permet également de reprendre des efforts déviés ou de remédier à des points singuliers tels que les poussées au vide. La mèche est un point de fixation ancré profondément dans le béton et dont l’autre extrémité est matricée par stratification avec l’armure du composite Foreva® TFC (ou TFC H). Elle est utilisable pour un béton de classe de résistance minimale C25/30. De sorte à bien s’adapter à l’éventail de bande Foreva® TFC (ou TFC H), la gamme de mèche d’ancrage WFC 100 se définie par trois configurations : 26 fils ; 38 fils et 76 fils.

Essais de traction sur les mèches : Les performances indiquées ci-après proviennent des résultats des essais de caractérisation menés lors de différentes campagnes d’essais avec FREYSSINET, le CSTB et le LGCIE en suivant la procédure standard de mise en œuvre des mèches.

Configuration de la mèche composite

(nombre de fils)

Effort de rupture repris par la mèche composite (essai de traction directe,

valeur moyenne)

26 fils 40 kN

38 fils 42 kN

76 fils 80 kN

Composition d’une mèche d'ancrage : Une mèche d'ancrage est constituée d’un assemblage de fils de carbone (comprenant chacun 12000 fibres), composé de deux parties : l’ancrage : une partie destinée à être enfilée et scellée dans

un forage dans le béton, au besoin d'une tige de scellement (fils droit),

le fouet : une partie fibreuse destinée à être stratifiée avec le composite Foreva® TFC (ou TFC H).

Une mèche d'ancrage est constituée d’un nombre de fils de carbone qui dépend de la largeur de bande et du type de sollicitations dans la région d’ancrage. La gamme d'ancrage proposée en fonction de la largeur de bande à ancrer (vis-à-vis de la charge de calcul à l’ELU ou en situation sismique) est la suivante :

Largeur de bande à ancrer

Composition ancrage – traction par flexion

Composition ancrage – traction directe

50mm 1 mèche x 76 fils 1 mèche x 26 fils

75 mm 2 mèche x 76 fils 1 mèche x 76 fils

ou 2 mèches x 26 fils

150mm 3 mèches x 76 fils 3 mèches x 38 fils

200mm 4 mèches x 76 fils 4 mèches x 38 fils

ou 2 mèches x 76 fils

300mm 5 mèches x 76 fils 6 mèches x 38 fils

ou 3 mèches x 76 fils

Les valeurs d’ancrage prises en compte dans les calculs à l’ELU ou en situation sismique sont les suivantes :

Composition mèche Foreva®

WFC 100 (nombre de fils)

Résistance de calcul d’ancrage à

l’ELU et en situation sismique

– traction par flexion

Résistance de calcul d’ancrage à

l’ELU et en situation sismique–

traction directe

26 12,9 kN 22,0 kN

38 14,7 kN 25,0 kN

76 26,9 kN 45,7 kN

La description d’une mèche standard avec tige est indiquée ci-dessous :

Mèche WFC 100 (avec 38 fils)

Diamètre 14 mm

Diamètre 17 mm

Ancrage 15 cm Fouet 15 cm

Mèche WFC 100 (avec 26 fils)

Ancrage 14 cm Fouet 14 cm

38 3/14-757*V2

Procédure de mise en œuvre: On suppose les surfaces du support préalablement préparées pour recevoir la pose du Foreva® TFC (ou TFC H). Traçage des points d’ancrages Le repérage de l’axe des trous est reporté sur les zones d’ouvrage hors renforcement. Perçage des ancrages Le perçage est réalisé au moyen d’un perforateur manuel à roto-percussion. Le diamètre de forêt doit être d’au moins égal à celui de la mèche plus 2 à 3 mm. Pour une mise en œuvre avec tige, on préconise les valeurs suivantes pour réaliser le perçage :

Mèche Foreva® WFC 100

Diamètre de forage

Profondeur de perçage

26 fils 16 mm 15 cm

38 fils 20 mm 16 cm

76 fils 25 mm 25 cm

On s'assure de la bonne profondeur par l’utilisation d’une butée de profondeur installée sur le pistolet perforateur. NOTA : dans le cas où l’on rencontre un acier la perforation devra être légèrement décalée. L’entrée du trou de scellement doit être légèrement évasée pour permettre le retournement du fouet d’ancrage sans créer de bords tranchants. On réalise cet évasement en utilisant un foret de diamètre de d’au moins égale à celui du trou plus 9 à 10 mm pour former un cône d’entrée (voir figure ci-dessous).

.

15 cm

16 m

m

Mise en recette des trous d’ancrage Les trous d’ancrage doivent être soigneusement soufflés au moyen d’air comprimé pour être débarrassés des poussières de forage. Le soufflage est effectué en utilisant un tube plongeur d’un diamètre et d’une longueur permettant le soufflage jusqu’au fond du trou. Pose de la première couche de Foreva® TFC (ou TFC H) La pose du Foreva® TFC (ou TFC H), pour la couche d’imprégnation de résine et la pose du tissu se fait sans tenir compte des trous réalisés. La stratification du Foreva® TFC (ou TFC H) doit être complète. Ecartement des fibres Le tissu posé, on écarte soigneusement les fibres chaîne et trame du tissu au moyen d’un outil arrondi (un crayon de bois peut être utilisé) de façon à découvrir l’entrée du trou de scellement. Laisser un passage d’environ 12 à 14 mm. Scellement de la mèche dans le béton

La mèche est scellée au béton au moyen d’une résine époxyde à deux composants Foreva® Epx SC 980. La résine en cartouche est extrudée dans le trou de scellement au moyen d’une pompe et d’une buse à fractionnement statique placée en extrémité de cartouche. Le trou est rempli légèrement au-dessus de la moitié de sa profondeur. L’ancrage de la mèche est introduit dans le trou à l'aide de la tige de scellement. L'extrémité de la tige de scellement doit être enfoncée à environ 0,5 cm sous la surface finie. Un léger excédent de résine Foreva® Epx SC 980 doit apparaître en surface. Cet excédant sera écrasé à la spatule avant la stratification du fouet. Stratification du fouet de la mèche Le fouet est écarté en corolle pour être incorporé dans le matriçage de la couche de Foreva® TFC (ou TFC H) en place. Le matriçage est réalisé avec l’adhésif du Foreva® TFC (ou TFC H), et se fait sur le composite avant que la résine ne soit durcie. On le réalise avec une spatule à enduire de 30 à 50 mm de largeur, en pressant fortement les fibres dans le sens du fil. Application de la deuxième couche de Foreva® TFC (ou TFC

H) Si le projet prévoit une deuxième couche de Foreva® TFC (ou TFC H), celle-ci est appliquée immédiatement après la stratification du fouet de la mèche selon la procédure habituelle. Dans le cas ou le projet prévoit une seule couche de Foreva® TFC (ou TFC H), la surface occupée par la mèche doit être recouverte d’un carré ou d’un rectangle de Foreva® TFC (ou TFC H) découpé à la bonne dimension.

L >

15 cm >

10

cm

O = 1.5 cm

30

70

5 5

21.32 La mèche Foreva® WFC 200 (mèche de couture)

En cas d’obstacle (dalle ou voile), la continuité des bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) peut être assurée en utilisant des "coutures". Une couture est en quelque sorte une mèche d'ancrage double, avec un fouet aux deux extrémités. Cette couture est enfilée dans un forage dans le béton, et ses deux extrémités sont stratifiées sur les bandes de Foreva® TFC (ou TFC H) à coudre. Le nombre de fils d’une mèche de couture dépend de la largeur des bandes à ancrer.

Largeur tissu

Composition couture – traction par flexion

Composition couture – traction directe

50mm 1 mèche x 76 fils 1 mèche x 26 fils

75mm 2 mèche x 76 fils 1 mèche x 76 fils

150mm 3 mèches x 76 fils 3 mèches x 38 fils

200mm 4 mèches x 76 fils 2 mèches x 76 fils

300mm 5 mèches x 76 fils 3 mèches x 76 fils

Ømèche + 2-3mm min

Øtrou + 9-10mm

Lperçage selon type de mèche

Exemple d’ancrage d’une bande 150mm (traction directe)

3/14-757*V2 39

Procédure de mise en œuvre : Les spécifications de mise en œuvre reprennent les différentes étapes pour les mèches Foreva® WFC 100 (le trou de perforation est rempli avec la résine Foreva® Epx SC 980).

21.33 La mèche Foreva® WFC 300 (mèche à chas)

Les mèches Foreva® WFC 300 (ou « mèche à chas ») permettent d’ancrer le composite de renfort Foreva® TFC (ou TFC H) dans le béton au moyen d’un scellement de grande profondeur.

Composition d’une mèche d'ancrage : Elles sont composées des éléments suivants : -Barre HA16 pour béton armé B 500 : Filetée ISO en

extrémité, elle sera scellée dans la structure. Ou Tige filetée M16 zinguée de qualité 8.8 au minimum. Tête à chas : Pièce mécanique en acier moulé permettant la

connexion entre la barre d’acier et la mèche en fibre de carbone.

Mèche en fibre de carbone : La mèche est constituée d’un faisceau de fibres de carbone bouclé sur la tête à chas. On retient un nombre d’au moins 68 fils, comprenant chacun 12000 fibres de carbone.

Les extrémités (les fouets) sont épanouies et stratifiées sur le composite Foreva® TFC (ou TFC H).

Capacité d’une mèche d’ancrage : La capacité d’ancrage d’une mèche est de 55.2 kN (valeur de calcul à l’ELU et en situation sismique). Le dimensionnement du scellement de la barre devra faire l’objet d’une évaluation Technique Européenne.

Procédure de mise en œuvre : On suppose les surfaces du support préalablement préparées pour recevoir la pose du Foreva® TFC (ou TFC H). Traçage des points d’ancrages

Le repérage de l’axe des trous est reporté sur les zones d’ouvrage hors renforcement.

Perçage des ancrages

- Logement de la tête à chas : Réaliser une engravure sur une profondeur d’au moins 5cm et une hauteur de 27cm, avec un angle d’environ 10° par rapport à la verticale. Elle peut être réalisée par un trait de scie préalable puis l’utilisation d’un marteau piqueur.

- Percement du trou de scellement diamètre 36mm : Réaliser un perçage dans la continuité du logement de la tête à chas sur la profondeur et le diamètre nécessaire au scellement de la barre d’acier et incliné d’environ 10° par rapport à la verticale.

Mise en recette des trous d’ancrage Les trous d’ancrage doivent être soigneusement soufflés au moyen d’air comprimé pour être débarrassés des poussières de forage. Le soufflage est effectué en utilisant un tube plongeur d’un diamètre et d’une longueur permettant le soufflage jusqu’au fond du trou. Découpe des mèches de fibres de carbone Enrouler à la main 17 boucles de fils sur deux pointes fichées sur une planche et distantes de 80cm. Filetage de la barre d’acier En extrémité sur une longueur d’au moins 20mm (filetage M16). Réalisation de l’ancrage

- Scellement de la barre d’acier dans le trou diamètre 36mm au moyen d’un coulis de ciment Foreva® Selcrete 540 (ou équivalent) ou d’une résine époxydique. Voir recomman-dations dans la fiche technique du produit. La partie filetée à l’extrémité doit être entièrement apparente à l’extérieur du trou.

- Mise en place de la tête à chas : par vissage sur l’extrémité de la barre.

Pose de la première couche de Foreva® TFC (ou TFC H) La pose du Foreva® TFC (ou TFC H), pour la couche d’imprégnation de résine et la pose du tissu se fait sans tenir compte des trous réalisés. La stratification du Foreva® TFC (ou TFC H) doit être complète. Imprégnation de la mèche carbone Imprégnation de la mèche carbone avec de la résine Foreva® Epx TFC ou Foreva® Epx TFC/M (immédiatement avant sa mise en place). Mise en place de la mèche imprégnée de résine Elle est introduite dans le trou de passage de la tête à chas. Les deux faisceaux sortant de la boucle sont équilibrés à la même longueur et assemblés pour former un unique fouet. Stratification du fouet de la mèche Stratification du fouet de la mèche sur le composite en place, en pressant fortement les fibres dans le sens du fil. La longueur de collage du fouet de la mèche sur le tissu en place doit être d’au moins 20cm. Le matriçage est réalisé avec la résine Foreva® Epx TFC ou Foreva® Epx TFC/M, avant que la résine de la 1ère couche ne soit durcie. Application de la deuxième couche de Foreva® TFC (ou TFC

H) Si le projet prévoit une deuxième couche de Foreva® TFC (ou TFC H), celle-ci est appliquée immédiatement après la stratification du fouet de la mèche selon la procédure habituelle. Dans le cas où le projet prévoit une seule couche de Foreva® TFC (ou TFC H), la surface occupée par la mèche doit être recouverte d’un carré ou d’un rectangle de Foreva® TFC (ou TFC H) découpé à la bonne dimension. Agréage au mortier de résine Le logement de la tête à chas et de la mèche carbone est rempli de mortier de résine. On peut utiliser un mélange à base de résine Eponal 376 (ou équivalent) et de grés broyé avec le ratio suivant : 1 volume de résine pour 6 volumes de grés.

21.34 Amélioration de l’adhérence en extrémité à l’aide de micromèches Foreva® WFC 400

Le délaminage est la rupture par cisaillement du béton à l’interface avec le renforcement composite Foreva® TFC (ou TFC H). Ce cisaillement est généré au droit des microfissures de béton par la concentration des efforts dans le renfort. Le délaminage limite généralement la capacité du renforcement aux ELU à un certain seuil qu’on peut dépasser pour faire travailler le renfort composite à son maximum (moyennant des

Exemple de couture d’une bande 50mm (traction directe)

Fouet 14 cm

40 3/14-757*V2

coefficients de sécurité qui tiennent compte de la non ductilité du renfort). Cette limite peut être contournée en cousant le plan de cisaillement par la mise en place d’un clouage par mèches réparties le long du renfort Foreva® TFC (ou TFC H) ou simplement en son extrémité.

Composition d’une micro-mèche Une micro mèche est composée de deux parties : l’ancrage : une partie destinée à être enfilée et scellée dans

un forage dans le béton, le fouet : une partie fibreuse destinée à être stratifiée avec le

plan de collage du composite Foreva® TFC (ou TFC H).

Le nombre et la répartition des mèches est fonction de la valeur d’adhérence souhaitée. L'adhérence est nettement améliorée avec l’utilisation de micro-mèches. Les résultats d’essai des trois exemples présentés ont été les suivants :

* 3 micro-mèches sur une bande de 75 mm de largeur : la force à rupture augmente de 20 % par rapport à l’adhérence simple de la bande sur le support (fu=500MPa pour le calcul à l’ELU et en situation sismique),

* 6 micro-mèches sur une bande de 75 mm de largeur : la force à rupture augmente de 35 % (fu=563MPa pour le calcul à l’ELU et en situation sismique),

* 11 micro-mèches sur une bande de 75 mm de largeur : la force de rupture augmente de 100 % et la rupture se produit dans le renfort composite. Dans ce dernier cas l’ancrage est parfait (fu=913MPa pour le calcul à l’ELU et en situation sismique).

Trois exemples de répartition possible sont donnés sur le schéma ci-dessus avec respectivement 3, 6 ou 11 micro-mèches.

Procédure de mise en œuvre des micro-mèches On suppose les surfaces du support préalablement préparées pour recevoir la pose du renfort. -Traçage des points d’ancrages Le repérage des axes des trous est reporté sur les zones d’ouvrage hors renforcement. Perçage des ancrages Le perçage est réalisé au moyen d’un perforateur manuel à roto-percussion. Le diamètre de forêt est de 7 mm. La profondeur de perçage est de 60 mm. On s'assure de la bonne profondeur par l’utilisation d’une butée de profondeur installée sur le pistolet perforateur. Nota : dans le cas où l’on rencontre un acier les perforations devront être légèrement décalées. Mise en état de recette des trous d’ancrage Les trous d’ancrage doivent être soigneusement soufflés au moyen d’air comprimé pour être débarrassés des poussières de forage. Le soufflage est effectué en utilisant un tube plongeur d’un diamètre et d’une longueur permettant le soufflage jusqu’au fond du trou. Application de la couche de résine sur le support préparé On applique la couche de résine (couche de collage) d’environ 1mm d’épaisseur sur le support préparé, à l’aide d’un couteau à enduire, comme pour le cas général sans micro mèches (cf. § 8.2.2) Mise en place des mèches dans le béton Le fouet de la mèche est tout d’abord imprégné manuellement de résine (Foreva® Epx TFC). Les micro-mèches sont scellées au béton au moyen de la résine époxyde de collage. La résine en cartouche est extrudée dans le trou de scellement. Le trou est rempli légèrement au-dessus de la moitié de sa profondeur. L’ancrage de la mèche est introduit dans le trou. Un léger excédant de résine doit apparaître en surface. Cet excédant sera écrasé à la spatule avant la stratification du fouet. Stratification de la bande de Foreva® TFC (ou TFC H) du fouet

de la mèche La stratification de la bande de Foreva® TFC (ou TFC H) est effectuée selon la procédure habituelle comme précédemment en faisant passer le fouet de la mèches à travers la bande de Foreva® TFC (ou TFC H) et en écartant en corolle le fouet au-dessus de la bande en place, ceci avant que la résine ne soit durcie. On le réalise avec une spatule à enduire de 30 à 50 mm de largeur, en pressant fortement les fibres dans le sens du fil.

21.4 Autres dispositions particulières vis à vis du délaminage

Le délaminage est la rupture par cisaillement du béton à l’interface avec le Foreva® TFC (ou TFC H). Ce cisaillement est généré au droit des microfissures de béton par la concentration des efforts dans le Foreva® TFC (ou TFC H).

3 micro-mèches3 micro-mèches 6 micro-mèches

11 micro-mèches

75mm

75mm

3/14-757*V2 41

Plan de cisaillement

TFC

armature

Le délaminage limite généralement la capacité du renforcement aux ELU à un certain seuil qu’on peut dépasser pour faire travailler le Foreva® TFC (ou TFC H) à son maximum (moyennant des coefficients de sécurité qui tiennent compte de la non ductilité du Foreva® TFC (ou TFC H)). Cette limite peut être contournée en cousant le plan de cisaillement par l'un des moyens suivants : rabattement des renforts Foreva® TFC (ou TFC H) sur les

côtés, clouage par mèches réparties le long du renfort Foreva® TFC

(ou TFC H), combinaisons des deux solutions précédentes.

21.5 1Quelques exemples de dispositions constructives

21.51 Renforcement type de structures isostatiques (poutres)

21.52 Renforcement type de structures plancher (dalles)

< min (3H ; 50cm)

Mèches ancrées dansle béton pour la reprisede la bielle d'appui

H

21.53 Continuité de structures hyperstatiques Cas de poutres avec renfort TFC (ou TFC H) en sous face uniquement + tranchant

Cas de poutres avec renfort TFC (ou TFC H) en surface (moment négatif)+ tranchant

Les fouets des mèches Foreva® WFC 200 sont collées d’un côté sur sur les bandes de TFC (ou TFC H) de tranchant et de l’autre côté sur les bandes TFC (ou TFC H) de flexion (en partie supérieure de dalle).

NOTA : grâce au moment de continuité, les structures hyperstatiques ne requièrent en général pas d’armatures de reprise de la bielle d’about.

21.54 Renforcement type confinement de poutres

a

Les fouets des mèches Foreva® WFC 200 sont collées de part et d’autre des bandes de TFC (ou TFC H) en U pour permettre la fermeture du système de renforcement. L’effet de confinement est donc assuré par le ceinturage de la poutre

22. Caractéristiques physiques de la résine FOREVA® EPX TFC

Caractéristiques physiques RESINE DURCISSEUR

Aspect Liquide épais beige Liquide épais ambré

Densité 1,32 –1,36 1,00 –1,04

Rapport d'emploi en poids

100 / 40

Rapport d'emploi en volume

2 / 1

Dureté Shore D à 23°C

Après 24H Après 2 jours Après 7 jours

Min 58

Min 79

Min 80

Ces caractéristiques sont mesurées à chaque lot de fabrication et mentionnées sur le certificat de conformité.

Caractéristiques mécaniques après 7 jours de durcissement à 23°C : Traction Résistance à la rupture 29,3 ± 1,2 MPa Allongement à la rupture 1,8 ± 0,3 % Module E 0.2% 2300 ± 120 MPa Compression Résistance à la compression 56,3 ± 0,7 MPa Compression % 4,7 ± 0,1% Module E 2000 ± 100 MPa Adhérence sur béton Test d'arrachement dynamomètre SATTEC après durcissement 7 jours 20° C sur béton sablé sec mini 2,5 MPa rupture béton sur béton sablé humide mini 2,0 MPa rupture béton

TFC de confinement

Mèche WFC200 pour le ceinturage de la poutre

42 3/14-757*V2

Caractéristiques en fonction de la température

Température

EPONAL RESINE viscosité

EPONAL DURCIS-

SEUR viscosité

Mélange

viscosité

DPU 1Kg

DVP 1Kg

Durcis-sement

total (Shore D

= 70)

5 °C 78000 58000 45000 8 h 12 h supérieur à 15 jours

10 °C 44000 41000 33000 4 h 30 6 h >7 jours

15 °C 34000 36000 25000 2 h 30 3 h 7 jours

20 °C 24000 30000 20000 1 h 20 1 h 30 3 - 4 jours

25 °C 18000 27000 18000 50 min 1 h 2 - 3 jours

30 °C 12000 25000 16000 40 min

50 min 2 jours

35°C 9000 23000 13000 30-35 min

40 min 1-2 jours

40°C 7000 22000 12000 25-30 min

30 min 24 heures

45°C 6500 22000 10000 20 min

20 min 24 heures

50°C 5000 22000 11000 15 min

15 min 24 heures

Température de transition vitreuse : Tg=64°C sans recourt à un traitement thermique Tg=77°C si on recourt à une procédure de traitement

thermique lors de la polymérisation de la résine Epx TFC à 50°C pendant 3 jours

B. Références expérimentales

Le procédé Foreva® TFC (ou TFC H) a donné lieu à plus d’une centaine d’essais. Quelques-uns sont rappelés ci-après.

Poutres en béton armé sollicitées en flexion 3 points Essais réalisés à l'IUT de Reims en janvier et février 2001. Des poutres de section rectangulaire (13 x 45 cm, 1,80 m de portée) sont sollicitées en flexion trois points. Ces poutres sont surdimensionnées à la flexion de manière obtenir une rupture d’effort tranchant. 10 échantillons ont permis de vérifier l’efficacité d’un renforcement par Foreva® TFC (ou TFC H) selon différentes configurations.

Poteaux en béton sous compression centrée Essais réalisés à PPC de avril à juillet 2002. Rapport A208R0 RE 001 Des poteaux en béton armé sont sollicités en compression centrée. Divers types de ferraillage et de confinement par Foreva® TFC (ou TFC H) sont testés, pour vérifier la loi de Richart sur le béton confiné.

Influence de la température sur le composite Essais réalisés au GRL d'ATOFINDLEY en 1998. Rapport

A.Delbos du 26/05/98 Fluage en traction d'éprouvettes constituées de deux demi-

prismes 4 x 4 x 16 cm reliés par un renfort Foreva® TFC (ou TFC H) sur deux faces. Pas de fluage significatif, ni à 20°C ni à 60°C. Pas de fluage d'un assemblage par recouvrement, ni à 23°C ni à 60°C

Essais en 2002 au GRL d'ATOFINDLEY. Rapport d'essai BOSTIK-FINDLEY dans note DTF 02/07/03

Traction cisaillement d'un renfort Foreva® TFC (ou TFC H) à différentes températures variables. La résistance en cisaillement de la résine vaut encore 2,7 MPa à 80°C.

Essai réalisé au laboratoire EDF/SQR/TEGG/CEMETE en mars 2003. Rapport EFT CE 030227 A

Application du Foreva® TFC (ou TFC H) sur support et dans ambiance à 50°C. L'adhérence de 1, 2 ou 3 couches de TFC (ou TFC H) n'est pas influencée.

Vieillissement accéléré TFC (ou TFC H) sur béton Essais réalisés au laboratoire EDF/SQR/TEGG/CEMETE par le

Groupe GESTE Aéroréfrigérants en mai 1999. Rapport GESTE EFT GC/99.111 A Vieillissement accéléré par cyclage thermique, pluie et ultraviolets. Vieillissement par cyclage gel-dégel entre -30°C et +20°C Traction sur support fissuré (pontage de fissures respirantes)

Essai réalisé au laboratoire EDF/SQR/TEGG/CEMETE en juillet 2002. Rapport EFT CE 030001 A Adhérence du Foreva® TFC (ou TFC H) et traction directe sur recouvrement. Application sous différentes températures (23°C à 40°C) et hygrométries (80% à 95%), vieillissement artificiel.

Dans tous les cas, pas de vieillissement du Foreva® TFC (ou TFC H) ni perte d'adhérence.

Réaction au feu Essais de réaction au feu réalisés au LNE le 27/04/2016.

Rapport P155645 (TFC) Essais de réaction au feu réalisés au LNE le 21/04/2015.

Rapport P140920 (TFC H). Il s’agit d’essais de classement M. Le Foreva® TFC (ou TFC H) présente un comportement au feu de type M1 sur tout support M0 non isolant.

Sollicitation dynamique en flexion 3 points Essais réalisés au LMT de Cachan dans le cadre du plan Génie Civil, en 1997. Rapport LMT J.L.Clément Août 1997. Des poutres en béton armé, ont subi 50 ou 100 cycles de sollicitation ondulée à 60% de la charge de service. Les poutres de référence non renforcées ont cassé par rupture en fatigue des armatures passives. Les poutres renforcées par Foreva® TFC (ou TFC H) se sont bien comportées. Absence de délaminage dans le plan de collage sous sollicitations alternées.

Programme SAFE Essais effectués à l'ELSA (ISPRA) le 18/06/98. Rapport No. I.98.163 Sollicitations pseudo-dynamiques en cisaillement de murs en béton armé de dimensions en plan 3,0 x 0,20 m. Le mur T8 a atteint sa ruine pour un facteur d'amplification α = 1,8 et le mur T13, de mêmes caractéristiques et renforcé par Foreva® TFC (ou TFC H), a atteint sa ruine pour α = 2,6, soit un gain de 44%. Sur T13, la force maximale est de 4,0 MN, soit un cisaillement de 6,7 MPa conduisant à une fissuration du béton pour α = 1,8. Une accélération plus élevée conduit à des déplacements en tête importants (jusqu'à 15 mm), avec réduction progressive de la force (décollement progressif du Foreva® TFC (ou TFC H)) avec hystérésis importante.

Programme Camus Essais effectués à l'IMSI (CEA Saclay) du 04/08/97 au 04/09/97. Rapport SEMT/EMSI/RT/98/037 A. Des maquettes de bâtiment constituées de 2 murs porteurs en béton armé de 5 étages de haut sont testées sur une table vibrante. La maquette 1, préalablement endommagée jusqu'à la ruine, a été réparée par collage de bandes verticales de Foreva® TFC (ou TFC H). Cette maquette réparée (1 bis) à pu résister au même niveau d'accélération que la maquette initiale (0,7 g) et même à un niveau d'accélération supérieur : 0,81 g.

Flexion de plaque en maçonnerie Essai réalisé à EURAILTEST en juin 2000. Rapport AEF S1 R 00016/00 S1-06 Un mur en maçonnerie de blocs de béton, est renforcé par Foreva® TFC (ou TFC H) sur 1 face. Il est sollicité par poinçonnement hors plan au centre du mur.

Essai d'une maçonnerie renforcée Essai effectué au CSTB le 25/02/03. Rapport EEM 03 021.

3/14-757*V2 43

Un mur en maçonnerie de blocs de béton est chargé dans son plan par des actions cycliques alternées. Effort horizontal maximal sur mur de référence non renforcé : 500 kN. Effort horizontal maximal sur mur renforcé par Foreva® TFC (ou TFC H) : 659 kN soit un gain de plus de 20%. Le mur renforcé ne se désagrège pas pour des déplacements en tête atteignant 28 mm, soit h/100.

Comportement sismique d'un portique en béton armé avec remplissage en maçonnerie Essai effectué au CEA de Saclay, en avril 2003. Rapport SEMT/EMSI/RT/03-015 (mur non renforcé) Un portique en béton armé avec deux panneaux de remplissage en maçonnerie a été sollicité sur table vibrante, alternativement dans son plan puis hors plan, à des niveaux croissants d'accélération. Le portique non renforcé a résisté à des accélérations de 0,72 g dans le plan et le remplissage s'est effondré pour une accélération de 3 g hors plan. Le portique renforcé par Foreva® TFC (ou TFC H) a résisté à 1 g dans le plan (avec des dommages importants observés sur les maçonneries (fissuration, éclatement) et le génie civil (fissures dans les nœuds et éclatement de béton à la base) et décollement partiel du Foreva® TFC (ou TFC H). Cet essai a été suivi de 2 essais hors plan, respectivement à 1,5 g (1,8 g réel) et 3 g (3,5 g réel). Aucun dommage complémentaire n'a été observé. Des déplacements hors plan de plusieurs millimètres ont été mesurés sur les 2 panneaux.

Programme Inpermise Essais effectués avec le CSTB, l’IFFSTAR et le LGCIE de 2008 à 2012. Des poteaux et des voiles en béton armé tout comme des murs en maçonnerie ont été renforcés avec des bandes de Foreva® TFC et sollicités avec des charges horizontales cycliques alternées. L’apport du renforcement composite a été testé tout comme différents dispositifs d’ancrage incluant les mèches Foreva® WFC 100, Foreva® WFC 200, Foreva® WFC 300 et Foreva® WFC 400.

Programme Ecoleader Essais effectués au CEA Saclay en 2005. Rapport SEMT/EMSI/RT/05/006 A. Des maquettes de bâtiment de 2 étages de type poteaux poutres testé sur une table vibrante. La maquette 1 a été préalablement endommagée jusqu'à fissuration. , les nœuds ont ensuite été réparés par collage de bandes verticales de Foreva® TFC le long des poteaux et par collages de bandes de confinement de Foreva TFC au niveau des nœuds (après injection des fissures). Cette maquette réparée (1 bis) a pu résister au même niveau d'accélération que la maquette initiale (0.4 g) et même à un niveau d'accélération supérieur : 0.5 g.

C. Références chantier Le procédé Foreva® TFC (ou TFC H) est appliqué depuis plus de 20 ans. Le tableau ci-dessous regroupe quelques références chantier parmi les plus récentes :

2016- SLOVENIE Portorz Hotel

Renforcement avec TFC-H

2015 – JORDANIE Hopital Clemenceau

Renforcement de plancher avec TFC-H

2015 NANCY Silo Gondrecourt

Renforcement d’un silo Avec TFC-H

2015- DUBAI – Marina Bloom Al Jazeera Tower

Renforcement avec TFC-H

2015- ABU DHABI Trade center

Renforcement avec TFC-H

2013 – CROSNES SUR LOIRE – Carrefour market

Renforcement de poutres

2013 - SAINT DENIS - Hôpital Renforcement de poutres

Delafontaine

2013 – IVRY - Centre commercial Carrefour

Renforcement de dalles

2013 – PARIS - Piscine Berlioux

Renforcement par TFC des bétons présentant un déficit

d’armatures

2012 – FOSSES – Parking Square Eole

Renforcement par TFC en sous face de dalle + en chapeau sur les poutres

2012 – LE CHESNAY – Rue des 2 Frères

Renforcement de dalles de poutres et de poteaux par

béton projeté et TFC

2012 – PIERREFITTE – Bld Charles de Gaulle

Renforcement de dalles de poutres et de poteaux par

béton projeté et TFC ;

2012 – ANNECY Le Cadix Renfort par TFC

2012 – CADAM (06) Renforcement PH R+4 et R+5

2012- Hôpital Pasteur II (06) Renforcement par TFC

2012 – Les terrasses du port (13)

Renforcement par TFC

2011 – CRETEIL Immeuble André Maurois

Renforcement de balcons

2011 – PARIS – 164, Rue de Saussure

Renforcement Foreva TFC de dalle pour augmentation de

capacité portante

2011 – PARIS – Hôpital Sainte Anne

Renforcement en chapeau par TFC des dalles

2011 – APHAD Pont d’Ain Renforcement de dalles par TFC

2011- Usine EDF de Beaumont Monteux

Renforcement par TFC

2014- Iedon – Fort de France Renforcement parasismique d’un bâtiment par

précontrainte extérieure et TFC

2012-ILIGAN- Manille (Philippines)

Renforcement d’un bâtiment industriel par béton projeté et

TFC

2011-2012 – Martinique- Hôpital la Trinité

Renforcement sismique complet avec

contreventements métalliques et TFC localement sur

poteaux

2009- Technopole – Sofia Antipolis

Renforcement sismique complet avec

contreventements métalliques et TFC localement sur

poteaux

2009- Palais des festivals - Cannes

Renforcement sismique de poteaux par confinements

TFC

2001- Pavillons le Domaine du vallon - Montelimar

Renforcement sismique de maçonneries par TFC

(chaînages)

44 3/14-757*V2

Annexes au Dossier Technique Fiche de contrôle de la mise en œuvre : contrôle journalier

FREYSSINET INTERNATIONAL et Cie

Désignation affaire :Fiche de suivi et de contrôle de l'exécutionAffaire n° :

Documents applicables : Localisation : Fiche n°

Procédure Interne n° Zone traitée :

Plan de repérage n° Support (matériau) :

CONTRÔLES :

FREQUENCE CRITERE MOYENS

1 PAR ZONE SYSTEMATIQUE VISUELS / HYGROMÊTREET OBLIGATOIRE THERMOMÊTRE DE CONTACT

. Résine :

Nature :

Numéros de lot

. Etat du support :

Sablage à sec

Sablage humide

Hydrodécapage

Bouchardage

Pistolet à aiguille

Traitement des fissures

Ragréage

Traitement des armatures

. Essai adhérence du support Mpa

(voir fiche de contrôle arrachement)matin (8h30) ap. midi(15h00)

. Température du support : °C

. Température ambiante : maxi °C

mini °C

. Hygrométrie de l'air :

. Consommation de résine

Réalisation de planche témoin (oui/non)

Conditions pour l'application

Température ambiante minimum : 5 °C

Support : température comprise entre 5 °C et 35 °C

Stockage de la résine : température comprise entre 5 °C et 45 °C

Adhérence minimum du support : 2MPa

Contrôler le point de rosée sur chaque zone juste avant l'application de la résine (en trois points espacés)

VISAS DE CONTRÔLE (mini Resp. Chantier) COMMENTAIRESDésignation Nom Visa Date

page : 01/01 © freyssinet france - région Ile de France & Normandie - tous droits réservés

Réf.: IDFN QSE PG 8.2-01 – A22 ind. Or date : 29/04/2010

DESCRIPTION OBSERVATIONS

TFC

FREYSSINET Resp. Travaux

FREYSSINET Resp. Chantier

FREYSSINET Contrôle Externe AQ Facultatif

AT 3/07-540

3/14-757*V2 45

Fiche de contrôle de la mise en œuvre : récapitulatif

FREYSSINET INTERNATIONAL et Cie

Désignation affaire :

Fiche de suivi et de contrôle de l'exécutionAffaire n° :

Fiche N° :

ANALYSE DES PRINCIPAUX RISQUES ET DEFINITION DES POINTS DE CONTRÔLE - Utilisation de matériaux aux caractéristiques différentes de celles définies au contrat (voir point contrôle 1)

- Le support n'a pas la contrainte de cisaillement admissible de 2 Mpa (voir point contrôle 2)

- L' adhérence du TFC sur le support n' est pas correcte (voir point contrôle 3 )

- Percement du TFC pour réaliser une fixation (voir point contrôle 4)

CRITERE OBSERVATIONS

Réception des matériaux

- Tissus de Fibre de Carbone en largeur75 mm conforme oui non Livraison du ……….

- Tissus de Fibre de Carbone en largeur 150 mm conforme oui non Livraison du ……….

- Tissus de Fibre de Carbone en largeur 200 mm conforme oui non Livraison du ……….

- Colle EPONAL TFC Résine et EPONAL TFC Durcisseur conforme oui non Livraison du ……….

Préparation du support par ponçage.

- L 'essai d'arrachement par traction directe réalisé sur trois pastilles conforme oui non Si non ouverture FAQSE

est au moins égal à 2 Mpa. Voir feuille de contrôle

Suivi du point de rosée pendant la mise en œuvre du TFC

A chaque opération de collage le point de rosée est contrôlé conforme oui non Voir feuille de contrôle

Si non , alors interdiction de coller

Chaque bande de TFC est bien positionné Contrôle final de durcissement de la résine

(Calpinage conforme au plan d'éxécution) (contrôle au toucher)

Zone n° Zone n°

- Poutre R+1 conforme oui non - Poutre R+1 conforme oui non

- Plancher Haut R+2 conforme oui non - Plancher Haut R+2 conforme oui non

- Plancher Haut R+3 conforme oui non - Plancher Haut R+3 conforme oui non

- Plancher Haut R+4 conforme oui non - Plancher Haut R+4 conforme oui non

- Plancher Haut R+5 conforme oui non - Plancher Haut R+5 conforme oui non

- Dalle MRH 4 conforme oui non - Dalle MRH 4 conforme oui non

Réalisé oui non

VISAS DE CONTROLE COMMENTAIRES

Désignation Nom Visa Date Critère : cocher la case appropriée

FREYSSINET Resp.Chantier

FREYSSINET Resp.Travaux

FREYSSINET Contrôle Externe AQ

© freyssinet france - région Ile de France Normandie - tous droits réservés

Fabrication d'un "planche composite témoin" longueur minimum 20 cm sur film PEHD

TFC SUIVI DES CONTROLES

TYPE DE CONTROLE

X

Facultatif