REFURBISHMENT RENFORCEMENT D’OUVRAGES...Les bandes Sika® CarboDur® sont des lamelles préfabriquées en polymère renforcé de fibres de carbone (PRFC) pour le renforcement structurel

Sika® CarboDur®

REFURBISHMENT RENFORCEMENT D’OUVRAGES

Tout au long de la durée de vie d’une structure porteuse, des changements d’affectation, des augmentations des charges d’exploitation ou des normes devenues plus sévères peuvent rendre nécessaire un renforcement ultérieur de la structure porteuse. Avec des matériaux composites modernes, Sika offre des solutions efficaces qui ont été développées spécifiquement pour les différentes utilisations dans le domaine du renforcement d’ouvrages. Que ce soit pour des renforcements des résistances à la flexion, à l’effort tranchant ou à la compression, en béton armé ou précontraint, Sika dispose du système de solution adapté.

LA SÉCURITÉ AVANT TOUT

3WATERPROOFING

BASEMENT WATERPROOFING WITH Sikaplan® SHEET MEMBRANESREFURBISHMENT

Renforcement d’ouvrages

CONTENU

04 Aperçu des systèmes Sika pour le renforcement d’ouvrages

08 Composants du système

10 Systèmes Sika pour le renforcement d’ouvrages 11 Sika® CarboDur® Lamelles pour rainures 12 Sika® CarboShear L 13 SikaWrap® Tissu 14 SikaWrap® Application à sec 16 Sikadur® Colles à base de résine époxy

20 Système Sika® TRM

22 Lamelles précontraintes avec le système CarboStress®

24 Composition du système

26 Renforcement d’ouvrages en théorie

28 Protection ignifuge

29 Sika® CarboDur® Appareil de chauffage

30 Ancrages d’extrémité

31 Logiciel de calcul Sika® CarboDur®

32 Références

34 Assurance qualité

Système Sika® CarboDur®

Système StressHead CarboStress®

Système Sika® CarboShear

Système SikaWrap®

Système Sika® TRM 1 2 3 4 5

1

2

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APERÇU DES SYSTÈMES SIKA POUR LE RENFORCEMENT D’OUVRAGES

11

1

Système SikaWrap®

Système Sika® TRM

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Système Sika® CarboDur®

Système StressHead CarboStress®

Système SikaWrap®

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Sika® CarboDur® Lamelles

Sika® CarboDur® Lamelles pour rainures

Sika® CarboShear L Equerre d’effort tranchant

SikaWrap® Tissu Colles Sikadur® SikaWrap® Grillage Mortier Sika MonoTop®

Bandes préfabriquées en PRFC (polymère à renfort de fibres de carbone), très résistantes, de diverses dimensions, pour le renforcement de la résistance à la traction par flexion de béton armé, maçonnerie, acier et bois.

Il en existe deux types dont le matériau possède des propriétés différentes. Les bandes sont collées au moyen de Sikadur®-30.

Bandes préfabriquées en PRFC, très résistantes, de diverses dimensions, pour le renforce-ment de béton, bois et maçon-nerie, ainsi que pour les éléments de construction présentant une faible résistance à la traction. Il existe deux types de forme dif-férente dont le matériau présen-te des propriétés différentes.

́ Section transversale circulaire ́ Section transversale rectangulaire

Les bandes sont collées dans les rainures au moyen de Sikadur®-30, Sikadur®-330 ou Sika AnchorFix®-3001.

Equerres préfabriquées en PRFC, très résistantes, de diverses dimensions, pour le renforcement à l’effort tranchant de structures en béton armé. Les équerres sont collées au moyen de Sikadur®-30. L’ancrage peut aussi être réalisé au moyen de la spatule dentée patentée dans la zone comprimée de la dalle en béton avec Sika AnchorFix®-3001.

Tissu unidirectionnel en fibres de carbone pour le renforcement de linteaux, piliers et éléments de construction courbes. SikaWrap®-231 C et SikaWrap®-301 C sont collés par procédé à sec au moyen de Sikadur®-330.

Sikadur®-30 NormalColle thixotrope à 2 composantes pour armatures

Sikadur®-30 LPColle à 2 composantes pour armatures, à temps d’utilisation long (Pot life) spécialement pour l’application des bandes par basses températures avec l’appareil de chauffage Sika® CarboDur®

Sikadur®-330Résine thixotrope d’imprégnation à 2 composantes pour le collage de SikaWrap® de poids unitaire jusqu’à env. 400 g/m2

Sika AnchorFix®-3001Colle d’ancrage bicomposante, peut être appliquée au moyen d’un pistolet pour cartouches standard

SikaWrap®-350 Grid GTissu en fibre de verre bidirection-nel avec un revêtement résistant aux alcalins pour le renforcement et la réparation de maçonneries.

SikaGrid®-350 G est posé sur la couche de Sika MonoTop®-722 Mur fraîchement appliquée et ensuite recouvert.

Sika MonoTop®-722 MurMortier R2 renforcé de fibres, à base de ciment, avec un module d’élasticité bas semblable à celui de la maçonnerie et du béton à faible résistance à la compression.

COMPOSANTS DU SYSTÈME

8WATERPROOFINGBASEMENT WATERPROOFING WITH Sikaplan® SHEET MEMBRANESREFURBISHMENTRenforcement d’ouvrages

Sika® CarboDur® Lamelles

Sika® CarboDur® Lamelles pour rainures

Sika® CarboShear L Equerre d’effort tranchant

SikaWrap® Tissu Colles Sikadur® SikaWrap® Grillage Mortier Sika MonoTop®

Bandes préfabriquées en PRFC (polymère à renfort de fibres de carbone), très résistantes, de diverses dimensions, pour le renforcement de la résistance à la traction par flexion de béton armé, maçonnerie, acier et bois.

Il en existe deux types dont le matériau possède des propriétés différentes. Les bandes sont collées au moyen de Sikadur®-30.

Bandes préfabriquées en PRFC, très résistantes, de diverses dimensions, pour le renforce-ment de béton, bois et maçon-nerie, ainsi que pour les éléments de construction présentant une faible résistance à la traction. Il existe deux types de forme dif-férente dont le matériau présen-te des propriétés différentes.

́ Section transversale circulaire ́ Section transversale rectangulaire

Les bandes sont collées dans les rainures au moyen de Sikadur®-30, Sikadur®-330 ou Sika AnchorFix®-3001.

Equerres préfabriquées en PRFC, très résistantes, de diverses dimensions, pour le renforcement à l’effort tranchant de structures en béton armé. Les équerres sont collées au moyen de Sikadur®-30. L’ancrage peut aussi être réalisé au moyen de la spatule dentée patentée dans la zone comprimée de la dalle en béton avec Sika AnchorFix®-3001.

Tissu unidirectionnel en fibres de carbone pour le renforcement de linteaux, piliers et éléments de construction courbes. SikaWrap®-231 C et SikaWrap®-301 C sont collés par procédé à sec au moyen de Sikadur®-330.

Sikadur®-30 NormalColle thixotrope à 2 composantes pour armatures

Sikadur®-30 LPColle à 2 composantes pour armatures, à temps d’utilisation long (Pot life) spécialement pour l’application des bandes par basses températures avec l’appareil de chauffage Sika® CarboDur®

Sikadur®-330Résine thixotrope d’imprégnation à 2 composantes pour le collage de SikaWrap® de poids unitaire jusqu’à env. 400 g/m2

Sika AnchorFix®-3001Colle d’ancrage bicomposante, peut être appliquée au moyen d’un pistolet pour cartouches standard

SikaWrap®-350 Grid GTissu en fibre de verre bidirection-nel avec un revêtement résistant aux alcalins pour le renforcement et la réparation de maçonneries.

SikaGrid®-350 G est posé sur la couche de Sika MonoTop®-722 Mur fraîchement appliquée et ensuite recouvert.

Sika MonoTop®-722 MurMortier R2 renforcé de fibres, à base de ciment, avec un module d’élasticité bas semblable à celui de la maçonnerie et du béton à faible résistance à la compression.

9WATERPROOFING




SYSTÈME DE RENFORCEMENT D’OUVRAGES SIKA

Les bandes Sika® CarboDur® sont des lamelles préfabriquées en polymère renforcé de fibres de carbone (PRFC) pour le renforcement structurel d’ouvrages en béton, bois et maçonnerie. Grâce à leur fabrication industrielle, les lamelles possèdent des propriétés du matériau définies et contrôlées, indépendamment de la mise en œuvre sur le site.

Plus de 20 ans d’expérience dans le secteur du renforcement au niveau mondial

Bandes préfabriquées très résistantes, pour le renforcement et la stabilisation de structures porteuses en béton, bois et maçonnerie. Les bandes sont collées comme éléments de structures porteuses externes à la structure du bâtiment au moyen de la colle Sikadur®-30 à base de résine époxy.

* Au cas où le support en béton ne répondrait pas aux exigences minimales en matière de résistance à la traction, les alternatives suivantes avec des produits Sika sont disponibles: - Sika® CarboDur® Lamelles pour rainures (type BC ou S) - Tissu SikaWrap®

Utilisations ́ Augmentation de la résistance à la flexion pour moments positifs ou négatifs

́ Absorption des tractions transversales ́ Remplacement en cas de sectionnements d’armatures ́ Adaptation de la structure porteuse aux nouvelles normes

Avantages ́ Pas de corrosion, résistance élevée ́ Deux types de rigidité différente (lamelles S + M) ́ Excellentes durabilité et résistance à la fatigue ́ Disponibles en différentes longueurs, pas de raccords nécessaires

́ Faible épaisseur peuvent être peintes/enduites ́ Facilement transportables (rouleaux) ́ Croisements des bandes simples à exécuter ́ Faible poids propre et ainsi simples à installer, aussi en plafond (sans moyens auxiliaires)

́ Préparation minimale des lamelles nécessaire ́ Très faible dispersion des propriétés mécaniques ́ Rapports d’essais et homologations disponibles

Limites Recommandation Sika SIA 166

Résistance à la traction du support en béton* min. 1.5 N/mm2, en moyenne 2.0 N/mm2 min. 1.5 N/mm2

Planéité du support SIA 166 max. 5 mm sur une longueur de 2 m max. 1 mm sur une longueur de 0.3 m

11WATERPROOFING



Bandes préfabriquées en fibres de carbone, très résistantes, pour le renforcement structurel proche de la surface de structures porteuses en béton, bois et maçonnerie. Les bandes sont collées dans des rainures au moyen de la colle Sikadur®-30, Sikadur®-330 ou Sika AnchorFix®-3001.

UTILISATIONS ́ Renforcement d'éléments de construction présentant une faible résistance à la traction

́ Renforcement de maçonneries ́ Complément d'armatures

AVANTAGE EN GÉNÉRAL ́ Pas de corrosion, résistance élevée ́ Excellentes durabilité et résistance à la fatigue ́ Meilleure utilisation de la lamelle ́ Meilleure résistance au feu grâce à l’intégration dans l’élément de construction

́ Pas de préparation/égalisation des surfaces nécessaires ́ Très faible dispersion des paramètres grâce à la préfabrication industrielle du composite

́ Facilement transportable (rouleaux), (les lamelles pour rainures BC ne sont disponibles que sous forme de tiges)

Remarques importantes ́ Les distances aux bords libres et les entraxes seront choisis en fonction de la résistance du support

́ L’armature existante ne doit pas être sectionnée


Résistance à la traction du support en béton min. 1.0 N/mm2 –

Sika® CarboDur® LAMELLES POUR RAINURES


Les équerres d’effort tranchant et de renforcement en PRFC sont la solution idéale pour le renforcement de poutres et linteaux qui ont été exécutés à angle droit. Les équerres de cisaillement Sika® Carbon Shear L sont disponibles en diffé-rentes longueurs de branches qui sont simplement ajustées à la poutre existante. L’ancrage se fait directement dans la plaque (voir aussi chapitre Ancrages). Les équerres sont collées comme armature externe à la structure porteuse au moyen de Sikadur®-30.

1 Au cas où le support en béton ne répondrait pas aux exigences minimales en matière de résistance à la traction, l’alternative suivante avec un produit Sika est disponible:

Tissu SikaWrap®

2 Pour remplir les conditions, la poutre peut être reprofilée sur le côté vertical avec un mortier époxy. En cas de fortes divergences, il en résulte un reprofilage de grande ampleur. Dans ce cas, il est recommandé de recourir aux tissus SikaWrap®.

UTILISATIONS ́ Renforcement à l’effort tranchant de poutres en béton présentant l’âme perpendiculaire à la face inférieure

́ Remplacement des étriers en cas d’exécution de réservations ultérieures

́ Augmentation de la résistance ultime en cas de modifications des normes

AVANTAGES ́ Pas de corrosion / résistance très élevée ́ Excellente durabilité et résistance à la fatigue ́ Amélioration de la résistance à l’effort tranchant ́ Ancrage patenté ́ Faible épaisseur, peut être peint / enduit ́ Facile à transporter ́ Facile à installer, pas besoin d’équipements lourds ́ Faible dispersion des paramètres grâce à une fabrication industrielle

́ Rapports d’essais et homologations


Résistance à la traction du support en bétons1 min. 1.5 N/mm2, en moyenne 2.0 N/mm2 min. 1.5 N/mm2


Angles de la poutre2 90° ± 2° –

Sika® CarboShear L

13WATERPROOFING




Résistance à la traction des supports en béton min. 1.0 N/mm2 –


Angles Angles sortants: Doivent être arrondis suivant un rayon de 25 mmAngles rentrants: Il faut reprofiler une gorge suivant un rayon minimal de 25 mm avec un mortier époxy.

–

Empreintes du coffrage ≤ 0.5 mm –

Chevauchement minimal dans le sens des fibres

≥ 150 mm –

Les tissus SikaWrap® sont des tissus unidirectionnels qui, contrairement aux lamelles préfabriquées, sont flexibles dans leur utilisation. Presque toutes les géométries sont pos-sibles comme p.ex. les frettages de piliers, renforcements de poutres et linteaux qui ne disposent pas d’une forme géomé-trique rectangulaire. Le collage en grande surface ne sollicite pas les surfaces en béton avec la même force et agit favor-ablement sur des supports de résistance faible. Le collage et

la fabrication du composite se fait directement sur le chantier au moyen de Sikadur®-330 en tant qu’application à sec. La qualité et la dispersion des paramètres du composite dépendent donc fortement de l’applicateur. Il faut accorder un soin tout particulier aux tissus afin d’éviter que les fibres ne se cassent lors de l’application.

* Les tissus SikaWrap® sont des tissus unidirectionnels qui doivent être chevauchés uniquement dans le sens des fibres (direction de la force). Dans le sens transversal, les tissus peuvent être posés bord à bords (0 mm de chevauchement pour le sens transversal à 90°).

UTILISATIONS ́ Augmentation de la résistance à la compression et de la ductilité des piliers

́ Amélioration de la résistance à l’effort tranchant en cas de poutres non rectangulaires

́ Renforcements en cas de faible résistance de la surface ́ Augmentation de la résistance ultime en cas de modifications des normes

AVANTAGES

́ Pas de corrosion / résistance élevée ́ Excellente durabilité et résistance à la fatigue ́ Application flexible, particulièrement en cas de surfaces courbes

́ Plus grande surface de liaison pour la répartition des forces en cas de supports faibles

́ Faible épaisseur, peut être peint / enduit ́ Léger à transporter ́ Facile à installer, pas besoin d’équipements lourds ́ Rapports d’essais et homologations

TISSUS SikaWrap®


Les tissus de poids unitaire jusqu’à env. 400 g/m2 peuvent facilement être appliqués par procédé à sec. Avec cette méthode, la colle thixotrope Sikadur®-330, à base de résine époxy, est appliquée directement sur le support préparé à l’aide d’une spatule dentée appropriée. L’application de la colle doit se faire dans le sens de la force/sens des fibres du tissu. Le tissu encore sec est pressé fermement dans la colle appli-quée et imprégné au moyen d’un rouleau approprié.

Pour recevoir ultérieurement un enduit à base de ciment, le tissu peut être revêtu d’une mince couche de Sikadur®-330 qui sera par la suite saupoudrée avec du sable de quartz.

SikaWrap® APPLICATION À SEC

15WATERPROOFING




AVANTAGES ́ Sert comme couche de fond (ragréage), mortier de reprofilage, masse à spatuler et colle

́ Collage rapide et économique de lamelles ́ Système testé - Selon EN 1504-4 - Test complet du système auprès d’un institut de contrôle indépendant - Tests internes Sika sous des conditions sévères

AVANTAGES DE Sikadur®-30 LP ́ Durée d’utilisation (Pot life) et d’ouvrabilité prolongés - Convient pour une utilisation par des températures

ambiantes allant jusqu’à 55°C ́ Augmentation de la température d’utilisation - La température d’utilisation augmente nettement en cas de durcissement par des températures élevées (utilisation de l’appareil de chauffage Sika® Carbodur® Heizgerät recommandée)

Remarque générale en matière de sécurité: Les fiches de données et de sécurité (FDS) correspondantes contiennent des indications complètes en matière de santé et de sécurité.

Sikadur®-30Bewehrungskleber für die Verbindung zwischen CFK-Lamelle und Untergrund.

Sikadur® COLLES À BASE DE RÉSINE ÉPOXY

La combinaison unique d’une excellente adhérence sur de nombreux supports (béton, acier, bois, maçonnerie, PRFC etc.) d’une résistance élevée et d’une faible tendance au fluage font des résines époxy Sikadur® des colles idéales pour un renforcement sûr et efficace des structures porteuses.

Colle d’armature pour la liaison entre les lamelles en PRFC et le support.

Domaines d’utilisation

Sika

® Ca

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s

Sika

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Colles époxy Monter / Coller Impré-gner Ancrer Propriétés

Sikadur®-30 ́ ́ ́ ́ ́ ́

Sikadur®-30 LP ́ ́ ́ ́ ́ ́ ́

Sikadur®-330 ́ ́ ́ ́ ́ ́

Sika AnchorFix®-3001 ́ ́ ́

17WATERPROOFING



*Peut être chargé avec Sikadur®-501 (sable de quartz), selon besoin entre 25%-100% Pour le reprofilage et l’égalisation, il est aussi possible d’utiliser Sikadur®-41 CF

Sikadur®-330Colle thixotrope facile à utiliser, pour l’imprégnation à sec et le collage des tissus SikaWrap®, ainsi que pour le collage de lamelles pour rainures, ceci dans toutes les positions.

AVANTAGES ́ Sert de couche de fond, masse à spatuler et colle ́ Imprégnation et collage rapides et sûr des tissus SikaWrap® par procédé à sec

́ Economique ́ Testé selon EN 1504-4

Sika AnchorFix®-3001Colle d’ancrage qui peut être appliquée au moyen d’un pistolet pour cartouches* courants. Permet un remplissage rapide et propre des rainures pour la pose des lamelles et des ancrages.

AVANTAGES ́ Testé selon ETAG 001

Aperçu des colles à base de résine époxy

*Il est recommandé d’utiliser le pistolet pour cartouche Sika AnchorFix®. Celui-ci travaille avec une faible démultiplication.


Le système Sika® TRM (Textile Reinforced Mortar) est un système efficace pour le renforcement passif de la maçonnerie et pour la liaison de la maçonnerie avec des cadres en béton.

UTILISATIONS ́ Augmentation de la résistance et de l’aptitude à la déforma-tion de la maçonnerie en cas de sollicitations sismiques

́ Liaison de la maçonnerie avec les parois et les cadres adjacents comme les cadres en béton, structures etc.

LE SYSTÈME Sika® TRM COMPORTE LES COMPOSANTS SUIVANTS

SikaWrap®-350 G GridEst un grillage de verre bidirectionnel, symétrique, avec un revêtement résistant aux alcalins, qui peut être utilisé comme composant d’un mortier renforcé de tissu. AVANTAGES

́ Résistant à la corrosion ́ Résistance élevée à la traction dans les deux directions ́ Economique ́ Revêtement résistant aux alcalins

Sika MonoTop®-722 MurEst un mortier mono composant, renforcé de fibres, lié au ciment, prêt à l’emploi, qui peut être utilisé comme composant du système de renforcement pour la maçonnerie et qui est con- forme aux normes EN 998-1 (M-25), EN 998-2 et EN 1504-3 Classe-R2.

AVANTAGES ́ Module d’élasticité bas, similaire à celui de la maçonnerie ́ Bonne adhérence sur les supports poreux ́ Peut être appliqué manuellement ou à la machine à projeter (voie humide)

́ Epaisseurs de couche de 5–25 mm possibles en une passe de travail

́ Mortier perméable à la vapeur d’eau, lié au ciment ́ Faible influence sur les propriétés de la physique du bâtiment ́ Peut être recouvert avec des crépis liés au ciment ́ Rapports d’essais et homologations


Résistance à la traction du support (béton / maçonnerie)

min. 1.0 N/mm2 –

Chevauchement minimal du filet dans le sens des fibres

≥ 150 mm –

Système Sika® TRM

21WATERPROOFING



SYSTÈME TRM / APPLICATION 1. Pré-humidifier la maçonnerie (un support trop sec

peut entraîner le dessèchement du mortier et en empêcher l’hydratation).

2. Appliquer env. 5 mm de Sika MonoTop®-722 Mur 3. Noyer SikaWrap®-350 G Grid 4. Recouvrir le SikaWrap®-350 G Grid avec une couche de Sika

MonoTop®-722 Mur de 5 mm d’épaisseur. L’épaisseur de couche totale doit être de 10 mm. Pour cela, il faut compter au total 15 kg/m2 de mortier. Il faut s’abstenir de lisser ultérieurement la surface, qui pourrait produire une couche de laitance de ciment à la surface, ce qui favorise la formation de fissures capillaires.

5. Après la prise, Sika MonoTop®-722 Mur peut être traité avec un enduit à base de ciment

11

2

3

5

4

Force de précontrainte de l’élément PP0 = 220 kN

Force garantie de l’élément FSpk,min = 300 kN

Sika® CarboDur® S626

Comportement du matériau Elastique

Précontrainte au moment t = 0 σPo = 1 410 N/mm2

Allongement au moment t = 0 εPo = 8.5‰

Résistance à la traction ftk ≥ 2 800 N/mm2

Module d’élasticité de la lamelle dans le sens longitudinal

≥ 165 000 N/mm2


Le système de contrainte StressHead CarboStress® est basé sur le principe d’une précontrainte externe sans adhérence et se compose d’un tirant avec deux ancrages qui transmettent la force concentrée à l’extrémité des lamelles dans la con-struction. Grâce à la précontrainte des lamelles, il est possible, par rapport à un renforcement en PRFC non précontraint, de réduire les déformations qui surviennent et les excellentes propriétés du matériau des lamelles en PRFC peuvent encore mieux être exploitées.

Chaque élément de précontrainte a un ancrage fixe et un ancrage mobile. L’ancrage fixe fixe une des extrémités de l’élément de précontrainte. A l’autre extrémité, se trouve l’ancrage mobile. A cet endroit, le tirant est mis en tension à l’aide d’un vérin hydraulique simple. Pour transmettre la force de précontrainte dans la structure, StressHead offre des ancrages standards ainsi qu’une série de solutions spéciales qui peuvent être combinées par rapport à un projet spécifique. L’élément de précontrainte peut être appliqué avec et sans adhérence. Comme protection contre les atteintes méca-niques, le système peut par exemple être protégé au moyen d’une couverture en tôle.

AVANTAGES ́ Transmission des forces concentrée à l’extrémité de la bande ́ Excellent comportement du matériau lors de sollicitations à la fatigue

́ Allongement spécifique élevée des bandes – faibles pertes de précontrainte

́ Peut être appliqué lorsque la structure est en service (sous sollicitation dynamique)

́ Ancrages d’extrémité courts (< 12 cm) ́ Application simple et économique sans engins de levage ou de dispositifs de mise en pression

́ Pas de maintenance

Propriétés du système

LAMELLES PRÉCONTRAINTES AVEC LE SYSTÈME CarboStress®

23WATERPROOFING



D

D Z Z

Z D D

Diagramme de contrainte de compression de la

précontrainte

Diagramme de contrainte de flexion provenant de la

partie excentrique

Précontrainte Afin d'exploiter les lamelles en fibres de carbone très résis-tantes de manière optimale, celles-ci peuvent être mises en tension. Les allongements admissibles et par conséquence les forces de traction sont plus élevées que pour des lamelles non tendues. D'autre part, la force de précontrainte à l’extrémité des tirants crée une force de compression sur la structure.

Ceci a pour effet de réduire les contraintes de traction dans l'armature métallique ce qui diminue l’ouverture des fissures. Pour le calcul de la résistance ultime, la force de précontrainte est ajoutée à la résistance à la traction de l'armature.

En collaboration avec les entreprises StressHead et VSL, Sika offre des systèmes de précontraintes innovants. L'entreprise Stresshead vous aide volontiers lors de la planification et du dimensionnement.

Les lamelles peuvent être montées avec ou sans adhérence. La liaison apporte quelques avantages: La section transver-sale des lamelles absorbe localement des forces supplémen-taires de flexion, si bien que le tirant agit comme une com-

binaison de lamelles précontraintes et non précontraintes. D'autre part, une lamelle précontrainte avec liaison est mieux protégée contre les atteintes mécaniques. Le dimensi-onnement se fait sur la base des règles connues des systèmes de précontrainte conventionnels. Les particularités du maté-riau en PRFC doivent être prises en compte et peuvent être tirées de la norme SIA 166.

Diagramme de contrainte d’origine avant précontrainte

Diagramme de contrainte final après

précontrainte


1

2

Protection

1. Lamelles Sika® CarboDur®, ragréage saupoudré avec Sikadur®-30

2. Couche de recouvrement avec Sika MonoTop®-723 N

Réfection du béton et renforcement Lorsque l’armature de l’élément de construction existant est corrodée par la carbonatation ou les chlorures, la surface du béton doit être éliminée et reprofilée. Il faut laisser un temps de séchage suffisant au mortier de reprofilage Sika MonoTop®-412 N (max. 4 % d’humidité du support selon la méthode CM). Le temps d’attente à 20°C de température de l’air est d’environ 7 jours et dépend toujours de l’environnement et de l’épaisseur de la couche.

Protection La surface des lamelles peut être revêtue avec une peinture p.ex. Sikagard®-550 W Elastic ou Sikagard®-675 W ElastoColor. En utilisant une peinture de couleur claire, il est possible, pour les lamelles exposées au soleil, d’abaisser la température de la surface.

Les lamelles peuvent également être recouvertes avec un mortier à base de ciment comme protection p.ex. contre les détériorations intentionnelles.

Revêtement

1. Lamelles Sika® CarboDur® 2. Revêtues avec Sikagard®-550 W Elastic ou

Sikagard®-675 W ElastoColor

Reprofilage du béton 1. Mortier de reprofilage Sika MonoTop®-412 N incl.

pont d’adhérence Sika MonoTop®-910 N 2. Lamelles Sika® CarboDur® collées avec Sikadur®-30

COMPOSITION DES SYSTÈMES

1

1

2

2

25WATERPROOFING



Lors de l’utilisation des lamelles Sika® CarboDur® sur les tabliers de ponts et en cas de collage au chalumeau de lés d’étanchéité bitumineux, les lamelles doivent être protégés contre l’effet de la chaleur. Le système a été testé avec succès sur les chantiers et en laboratoire.

Protection contre l’effet de la chaleur1. Sikadur®-30 2. Lamelles Sika® CarboDur® 3. Sikadur®-30 avec sable de quartz 4. SikaTop® Armatec®-110 EpoCem® 5. Sikafloor®-82 EpoCem® (épaisseur

de couche minimale de 5 mm)

1

2

3

4

5

Vérification de la flexion dans la zone non renforcée SIA 262

Vérification à l’effort tranchant dans la zone non renforcée et renforcée

SIA 262

Vérification de l’ancrage à l’extrémité de la zone d’incidence

SIA 166

Modification des efforts de traction dans la zone d’incidence

SIA 166

Vérification de la traction dans la zone d’incidence SIA 166

Etat des sollicitations au moment de l’application de l’armature collée

Vérification de la sécurité structurale après renforcement

Preuve de l’aptitude au service à l’état renforcé

Gk

Répartition des déformations correspondantes à chaque état:

γG × Gk + γQ × Qk Gk + ψ × QkGk

dh

x FC

FsFI

�cd �c0 �cd

�unten, 0 �I,d = �unten, d - �unten, 0

�s0 �sd �s0

inférieure, 0inférieure, dinférieure, 0


Le renforcement à la flexion de structures porteuses en béton armé ou précontraint est réalisé de préférence au moyen des lamelles (Sika® CarboDur®). Il est possible d’utiliser des lamelles collées en surface ou des lamelles pour rainures en-castrées dans le béton. Il est également possible d’appliquer des tissus en surface (SikaWrap®). Toutefois, au vu de leur plus faible efficacité et de l’ampleur du travail à réaliser pour des renforcements de flexion, ces systèmes ne sont pas à recommander et ne peuvent être le plus souvent utilisés économiquement que pour des supports particulièrement médiocres (grandes surfaces de collage nécessaires).

Selon la norme SIA 166 “Armatures collées”, les vérifications suivantes doivent être exécutées:

THÉORIE RENFORCEMENT DE STRUCTURES PORTEUSES

27WATERPROOFING



ANCRAGEDans la zone d’incidence, l’armature collée reprend les forces de traction. Les efforts dans les lamelles situées au bord de la zone d’impact doivent être conduits dans la zone d’ancrage dans le béton non fissuré. Dans la zone d’ancrage, l’armature collée n’apporte aucune contribution au calcul du renforce-ment de l’élément de construction.

La zone d’ancrage maximale possible dépend de la longueur de la zone du béton non fissuré. Si la longueur d’ancrage lld maximale disponible est plus petite que la valeur de dimensi-onnement lbd de la longueur d’ancrage, la résistance d’ancrage Fb,Rd sera réduite selon la norme SIA 166. Si l’effort sur la lamelle à ancrer en correspondance de la première fissure est supérieur à la résistance d’ancrage Fb,Rd effective existante, l’effort de traction doit être réparti sur plusieurs lamelles, c.à.d. sur une surface plus grande d’introduction de force. En alternative, il est possible d’utiliser des moyens d’ancrage définis comme auxiliaires (SIA 166 chiffre 3.1.5.6) – par exemple l’ancrage d’extrémité Sika® CarboDur®.

DIMENSIONNEMENT DES ÉLÉMENTS DE COMPRESSION Grâce au frettage au moyen de tissus (SikaWrap®), la résis-tance à l’effort normal des éléments de compression selon la norme SIA 262 peut être augmentée car il se développe un état de tension tridimensionnel. La résistance à la compression du béton et la ductilité de la section transversale du béton armé se trouvent ainsi augmentées. Etant donné que le tissu de ren-forcement recouvre également la couche de béton d’enrobage de l’armature, celle-ci peut aussi participer à la reprise des efforts. D’autre part, les frettages permettent d’absorber les forces d’éclatement dans les zones de transmission des efforts ou des raccords d’armatures et empêchent le flambage des armatures longitudinales.

CALCUL DE CISAILLEMENT Le renforcement à l’effort tranchant de poutres en béton armé ou précontraint est réalisé par la pose d’armature collée en forme d’étrier. Celle-ci peut former des étriers ouverts ou fer-més. Pour cela, il est possible d’utiliser des tissus (SikaWrap®) pour des armatures d’effort tranchant collées ouvertes ou fermées ou des lamelles courbées à 90° (Sika® CarboShear® L) pour des armatures d’ effort tranchant collées ouvertes. La vérification des forces de traction transversale se fait selon les normes SIA 166 et SIA 262. Il faut prendre en considération qu’à l’état d’utilisation non renforcé il n’y ait pas de fissures d’effort tranchant dans le béton et que toutes les autres condi-tions selon SIA 166, chiffre 3.1.7.3.2 sont respectées. Pour déterminer le bras de levier interne des forces et la force des étriers qui peut être ancrée, il faut se référer la norme SIA 166, tableau 5.

lb0d = Longueur d’ancrage pour une résistance d’ancrage maximale Fb0,Rdlbd = Longueur d’ancrage effective existanteFb0,Rd = Résistance d’ancrage maximale Fb,Rd = Résistance d’ancrage effective existante

PROTECTION CONTRE LE FEU


Protection contre le feu Le système de l’armature collée se compose des lamelles en fibres de carbone ou du tissu de fibres et de la colle à base de résine époxy. Sous l’effet du feu, la colle à base de résine époxy perd sa résistance. Le flux de force du support et des lamelles ou du tissu se trouve affaibli et le renforcement perd son effi-cacité. Si lors de la défaillance de l’armature collée la sécurité structurale n’est plus assurée, l’armature collée doit être proté-gée contre des températures trop élevées.

La meilleure méthode est la pose de plaques de protection incendie. Des essais réalisés par l’EMPA dans des fours hori-zontaux démontrent que les lamelles en PRFC peuvent être protégées efficacement au moyen des plaques de protection incendie (Promat). Contrairement aux lamelles en acier, les lamelles en PRFC ne doivent pas être fixées contre la chute à l’aide de goujons.

DIMENSIONNEMENT EN CAS D’INCENDIE Si en cas de défaillance de l’armature collée la résistance ultime de la structure porteuse non renforcée est insuffisante, l’armature collée doit être protégée contre le feu, le vandalisme et autres dégradations. Si la résistance ultime de la structure porteuse est plus élevée que la valeur de dimensionnement réduite Ed = Gk + ψ2i × Qk, il n’est pas nécessaire de prévoir des mesures de protection pour l’armature collée.

Le rapport concernant les essais de l’EMPA peut être obtenu auprès de Sika Schweiz AG.

Zeit t [min]

Tem

pera

tur T

[°C

]

10 20 30 40 50 60 70 80 90

200

400

800

1000

600

ISO-NORMBRANDCourbe d’incendie normalisée ISO

Plaque de protection incendie

Béton

Lamelles en PRFC collées

Tem

péra

ture

Durée

Appareil de chauffage électrique pour accélérer le durcissement de la colle des lamelles collées Sika® CarboDur® et/ou pour l’augmentation de la température d’utilisation.

Mode de fonctionnement Le courant continu avec une tension de 0 à 100 V est conduit par les lamelles qui agissent comme résistance et se chauffent. De cette manière, le lit de colle est aussi chauffé et la colle durcit plus rapidement.

Remarques concernant le réchauffement du lit de colle: ́ Pour les lamelles du type S, des températures plus élevées que pour les lamelles du type M sont atteintes.

́ Pour les sections transversales de petites dimensions, les températures atteintes sont également plus élevées que pour les sections transversales de grandes dimensions.

́ Sur les supports isolants comme le bois, on atteint des tem-pératures plus élevées que sur les supports conducteurs de chaleur comme le béton.

Temps de durcissement

Augmentation de la température d’utilisation Limites de la température du support

Colle Standard Avec appareil de chauffage Sika® CarboDur®

Température +10°C +25°C +60°C +70°C +80°C +90°C

Sikadur®-30 7 jours 3 jours 4 heures 3 heures 2 heures 1 heure

Sikadur®-30 LP Pas autorisé! 7 jours 6 heures 4 heures 2 heures 1 heure

Colle Standard Avec appareil de chauffage Sika® CarboDur®

Sikadur®-30 +8°C≥ +2°C (support non gelé)*

Sikadur®-30 LP +25°C

* Par basses températures (< +10°C), la colle est plus difficile à appliquer (viscosité élevée). Il est recommandé d’entreposer la colle avant l’application à une température d’env. +20°C durant env. 24 heures.

Aussi possible sans appareil de chauffageH Possible uniquement avec un appareil de chauffage – Pas possible

UTILISATIONS ́ Durcissement rapide de la colle d’armature (2 - 4 heures) ́ Permet de réaliser des travaux de renforcement par basses températures

́ Pour l’augmentation de la température d’utilisation (meilleure stabilité de forme thermique de la colle d’armature Sikadur®-30 LP)

AVANTAGES ́ Condition de durcissement définie ́ Utilisation simple ́ Economies de coûts grâce à des temps de réfection plus courts ́ Location auprès de Sika Schweiz AG / pas d’obligation d’achat ́ Rapports d’essais et homologations ́ Fonctionnement possible à 230 / 380 V

Sika® CarboDur® APPAREIL DE CHAUFFAGE

Température d’utilisation maximale Sikadur®-30 Sikadur®-30 LP

+30°C

+40°C

+50°C

+60°C – H

+70°C – H

+80°C – H

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UTILISATIONS ́ Place insuffisante pour l’ancrage d’extrémité ́ Augmentation de la force d’ancrage d’extrémité

AVANTAGES ́ Doublement de la force d’ancrage d’extrémité par rapport à la longueur d’ancrage selon SIA 166

́ Système testé ́ Application simple ́ Pas de piquage ́ Pas d’outillages spéciaux ́ Poids faible ́ Faible épaisseur ́ Doublement de la force d’ancrage d’extrémité

Les lamelles Sika® Carbodur® posées à l’aide de la masse à spatuler patentée Sikadur®-30 appliquée avec une spatule dentée peuvent être ancrées de manière efficace dans les dalles et les murs au moyen de carottages. Le forage sera rempli avec un mortier à base de résine époxy.


ANCRAGES D’EXTRÉMITÉ

Sika® CarboDur® Plaque d’ancrage d’extrémité

Sika® CarboDur® Ancrage d’extrémité individuel

Sika Schweiz AG offre gratuitement pour les ingénieurs le logiciel Sika® Carbodur® selon les normes suisses. Les directives et méthodes de calcul utilisées dans ce programme sont basées sur:

́ SIA 166:2004 Armatures collées ́ SIA 260:2013 Bases pour l’élaboration des structures porteuses ́ SIA 261:2014 Actions sur les structures porteuses ́ SIA 262:2013 Construction en béton ́ Concrete Society Technical Report N.55 (TR 55): “Design guidance for strengthening concrete structures using fibre composite materials, Third Edition 2012”

Ce logiciel est disponible dans les langues nationales suisses.

Pour le dimensionnement, il est possible de choisir entre cinq modules différents de calcul:

Renforcement de piliers au moyen du frettage PRFC (dimensionnement de la section transversale) Le calcul comprend le dimensionnement de la section transversale du PRFC nécessaire, basé sur les moments de flexion admis, qui agissent sur la section transversale déterminante d’une poutre en béton armé ou précontraint. Le calcul de la résistance de la section transversale non renforcée en cas d’incendie est également traité.

Renforcement à la traction par flexion (dimensionnement de la section transversale) Le calcul comprend le dimensionnement de la section transversale du PRFC nécessaire, basé sur les moments de flexion admis, qui agissent sur la section transversale déterminante d’une poutre en béton armé ou précontraint. Le calcul de la résistance de la section transversale non renforcée en cas d’incendie est également traité.

Renforcement à l’effort tranchant (dimensionnement de la section transversale) Le calcul comprend le dimensionnement de la section transversale du PRFC nécessaire, basé sur l’effort tranchant admis, qui agit sur la section transversale déterminante d’une poutre en béton armé. Le calcul de la résistance de la section transversale non renforcée en cas d’incendie est également traité.

Renforcement à la traction par flexion (analyse de la structure porteuse sur les poutres)e logiciel détermine la distribution des moments de flexion admis pour la structure porteuse en béton armé ou précontraint et calcule la section transversale du PRFC nécessaire et son positionnement le long de la poutre.

Renforcement à l’effort tranchant (analyse de la structure porteuse sur les poutres) Le logiciel détermine la distribution de l’effort tranchant admis pour la structure porteuse en béton armé ou précontraint et calcule la section transversale du PRFC nécessaire et son positionnement le long de la poutre.

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Sika® CarboDur® LOGICIEL DE CALCUL


RÉFÉRENCES

Type de renforcement Renforcement de joints de connexion existants:Lors de la construction du pont dans les années 1970, les câbles de précontrainte existants ont été reliés entre eux par des coupleurs au droit de quatre joints de reprise de béton-nage. Des fissures ont été constatées dans ces quatre joints de reprise. Les fissures existantes ont été injectées et les joints de reprise ont été pontés localement au moyen de 18 lamelles en PRFC précontraintes (au total 3 960 kN par joint). Etant donné que la dalle inférieure de la poutre à caisson présente une épaisseur de seulement 14 cm, les différents ancrages d’introduction des forces ont été décalés en quin-conce dans le sens longitudinal.

Année d’exécution: 2014 / 2015 Maître d’ouvrage: Chemins de fer fédéraux suisses CFF Office fédéral des routes OFROU Commune de Spreitenbach Planificateur architecte / ingénieur: dsp Ingenieure & Planer AG, Greifensee Entrepreneur: SikaBau AG, Aarau

Produits Sika ́ Système StressHead CarboStress ́ Sika® CarboDur® S626 ́ Sika® CarboDur® S812 ́ Sikadur®-30 ́ Sikadur®-42 HE ́ Sikagard®-63 N

Réfection du passage supérieur routier Sandacher, Spreitenbach

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Type de renforcement Suite à l’augmentation de l’ouverture des fentes constatée sur une poutre de liaison en bois qui tendait à se vriller (ceci provoqué par le changement climatique ambiant suite à un assainissement de l’enveloppe du bâtiment), celle-ci a néces-sité d’une remise en état. Après une étude des différentes possibilités de réparation, l’ingénieur a pris la décision de conserver cette poutre représentative de la salle de l’Hôtel de Ville et de la réhabiliter au moyen de lamelles pour rainures collées. Après le rainurage et le fraisage des fentes latérales et inférieures (point fort des lamelles dans l’axe de la poutre), les lamelles pour rainures Sika® CarboDur® ont été collées avec Sika® AnchorFix®-3+ dans la poutre en bois et les fentes remplies de manière presque invisible.

Année d’exécution: 2015 Maître de l’ouvrage: Commune de Vaduz, administration des constructions Planificateur architecte / ingénieur: tragweite AG, vogt ingenieure, Vaduz Entrepreneur: Schreinerei Konrad, Vaduz

Produits Sika ́ Sika® CarboDur® S2.025 Lamelles pour rainures ́ Sika® AnchorFix®-3+

Réhabilitation d’une poutre fendue du plancher des combles servant de plafond de la salle de l’Hôtel de Ville, Hôtel de Ville, Vaduz


Points de contrôle Exécuté A faire

Support

Relevé de l’état selon la recommandation SIA 162/5

Traitement préliminaire du support, salissures enlevées

Planéité du support selon SIA 166 / 6.3.2.1

Aucune arête vive présente

Reprofilage avec un mortier min. R3 et contrôles selon SIA 166 / 7.4.5

Test d’adhérence min. 1,5 N/mm2 selon SIA 166 / 7.4.1

Humidité résiduelle inférieure à 4% en masse

Température de l’air par rapport au point de rosée : min. + 3°C

Exigence en ce qui concerne le matériau

Convenance du produit selon SIA 166 / 5.3.2.1

Montage

Le personnel est-il compétent?

Les conditions pour un durcissement optimal des produits utilisés sont garanties

Les surfaces d’assemblage sont nettoyées

Collage pleine surface, aucune bulle d’air présente, application de la colle régulière

Protection ignifuge, si nécessaire

Planification de la qualité

Exigence selon SIA 166 / 7.2.

Exigence selon SIA 166 / 7.4

Protocole des conditions climatiques 2 fois par jour

Contrôle du mélange et de la colle selon SIA 166 / 7.4.3

Contrôle de la colle selon SIA 166 / 7.4.4

Pourquoi une assurance qualité? Lors des renforcements statiques, il s’agit de réhabiliter un ouvrage pour lui permettre de résister à des charges plus élevées. Ceci peut être nécessaire en cas de renforcement contre les séismes ou d’augmentation des charges en cas de restructuration. Si les travaux ne sont pas exécutés dans les règles de l’art, ceci peut conduire à une défaillance du renforcement auquel cas des dommages corporels ne peuvent pas être exclus. Ceci conduirait à des conséquences désagréa-bles pour les intervenants. Il est par conséquent important que les mesures décrites dans la norme et dans les fiches techniques des produits soient scrupuleusement observées. La check-list pour ces travaux spéciaux doit donc être absolument respectée et suivie lors de telles exécutions.

Liste de contrôle

ASSURANCE QUALITÉ

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PARTENARIAT MONDIAL ET LOCAL

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QUI NOUS SOMMESInstallée à Baar, en Suisse, Sika AG est une entreprise active au niveau mondial, spécialisée dans l’industrie des produits chimiques. Elle fournit des produits de mise en oeuvre pour l’industrie du bâtiment et le secteur indus-triel (produits et composants pour véhicules, équipements industriels et composants de construction), pour l’étanchéité, le collage, l’insonorisation, le renforcement et la protection des structures porteuses.

SIKA SCHWEIZ AGTüffenwies 16CH-8048 ZurichSuisse

ContactTél. +41 58 436 40 40Fax +41 58 436 45 84www.sika.ch

Avant toute utilisation et mise en oeuvre, veuillez toujours consulter la fiche de données techniques actuelles des produits utilisés. Nos conditions générales de vente actuelles sont applicables.

Documents

REFURBISHMENT RENFORCEMENT D’OUVRAGES...Les bandes Sika® CarboDur® sont des lamelles préfabriquées en polymère renforcé de fibres de carbone (PRFC) pour le renforcement structurel