Fiches
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Fiche 1 - Renforcement d´un poteau existant en fonte avec un corset en acier |
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Fiche 2 - Renforcement d´un poteau existant en fonte avec un corset en acier |
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Fiche 3 - Renforcement des poteaux métalliques existants |
IV. Techniques de renforcement des poteaux
Renforcement d´un poteau existant en fonte avec un corset en acier
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Les poteaux de fonte ont été utilisés très tôt au 19ème siècle pour suppléer les porteurs traditionnels en bois, trop vulnérables aux agressions de l’humidité en pied. Leur section creuse ou pleine d’un diamètre réduit offrait une grande réduction d’encombrement par rapport à une solution maçonnée mais aussi une vitesse d’exécution sans comparaison. La vente sur catalogue de ces produits manufacturés en grande série par les fonderies fait que l’on retrouve ces poteaux supportant aussi bien des structures de planchers en fer que des structures de plancher en bois.
Pierre Engel pour www.constructalia.com
Renforcement d´un poteau existant en fonte avec un corset en acier
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Les illustrations présentées ci-dessus montrent le principe du corset métallique en deux demi U utilisés pour renforcer la section du poteau. Pour des problèmes de compatibilité métallurgique évidents, la soudure de renforts directs sur les poteaux de fonte est déconseillée, on procède donc par adjonction périphérique de deux U liés avec des barrettes soudées transversalement.
Le renforcement modifie l’élancement de la colonne de fonte et lui confère une résistance en compression accrue dans la mesure ou le transfert de charge est effectif. Suivant la manière dont le corset est lié en tête et en pied de poteau le nouvel ensemble peut également transmettre tout ou partie des efforts de compression appliqués sur la structure après sa mise en oeuvre. La mise en place du corset métallique donne également la possibilité de connecter des poutres par le biais d’une bride soudée sur l’âme du U formant une attache exclusivement articulée.
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Pierre Engel pour www.constructalia.com
Renforcement des poteaux métalliques existants
1. Poteau d’origine en acier ou en fer.
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Parfois en fonte, les poteaux métalliques à renforcer peuvent aussi être en tôles de fer poudelé assemblées par des rivets comme pour les constructions du 19ème siècle ou encore, depuis le début du 20ème siècle en profils d’acier laminés ou reconstitués à base de tôles épaisses soudées. Le renforcement d’un poteau métallique peut être nécessaire lorsqu’il y a une corrosion aggravée, mais il s’opère le plus souvent lorsqu’il y a un accroissement notable de la descende de charge ou, par suite de modifications de la structure, un accroissement de l’élancement. On pense par exemple à un poteau initialement maintenu par des lisses dans son plan de flambement le plus faible qui sont déposées suite à la création d’une ouverture. Pierre Engel pour www.constructalia.com |
Renforcement et consolidation des poteaux en béton armé
La création d’un double niveau par suppression d’une partie des planchers d’une structure en béton armé pose le problème de la résistance des poteaux dont la longueur de flambement est doublée par la disparition de la dalle. Si la réduction des charges sur le poteau par suppression du plancher est un élément favorable, elle ne suffit pas toujours à équilibrer le doublement de l’élancement. Les concepteurs doivent alors renforcer le poteau pour accroître son rayon de giration et satisfaire au nouvel état statique de la construction. Ce nouvel état peut également être dû à l’accroissement important des charges, dû à un simple changement d’exploitation. |
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Très souvent, la solution de "l’engraissage" du poteau existant par coffrage d’un ferraillage complémentaire n’est pas satisfaisante. D’une part, elle accroît la taille des colonnes en béton armé dont les dimensions sont déjà importantes, d’autre part, elle est fastidieuse à mettre en œuvre. Le renforcement par des profilés ou des plaques en acier est économique et simple à mettre en œuvre. Les éléments de renfort sont amenés sur place par tronçons manuportables et assemblés à sec par boulonnage, par soudure ou par collage. Il est judicieux, autant que faire se peut, de ne pas mélanger les modes de fixations sans en étudier les conséquences !
Dans le cas où l’on veut réduire la section du poteau au minimum, on peut étayer la structure, déposer le poteau en béton armé et le remplacer par une section compacte de type HEM ou tout simplement par une colonne pleine en acier de forme ronde ou carrée comme exposé dans la fiche suivante.
Pierre Engel pour www.constructalia.com
Consolidation de poutre et de dalle par des poteaux métalliques
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Les poteaux métalliques de sections I et H, de sections tubulaires et parfois de section pleine sont très appréciés en réhabilitation comme éléments de soutènement temporaire ou permanent des structures en pierre ou en béton armé. Facile à mettre en place, ces poteaux sont fabriqués au millimètre, après une prise exacte des cotes sur le site. Grâce au module de résistance élevé de l’acier, ces poteaux peuvent avoir une section réduite et un grand élancement. Ils sont discrets et faciles à loger et contribuent ainsi au gain d’espace et à l’esthétique architecturale des constructions rénovées.
Pierre Engel pour www.constructalia.com
Précisions techniques et détails de consolidation avec les poteaux métalliques
Les pieds de ces poteaux de soutènement sont le plus souvent articulés afin de ne pas transmettre de moments parasites à la dalle. Il convient dans tous les cas de vérifier la résistance au poinçonnement de la dalle et le cas échéant de répartir l’effort ou de prévoir un massif de fondation. Les têtes des poteaux sont conçues en fonction de la structure à supporter, une platine chevillée de surface suffisante pour une dalle ou un dispositif d’attache pour une poutre en béton. Dans certains cas, lorsque les efforts de compression sont importants, il y a lieu de prévoir des dispositifs d’appuis spéciaux pour transférer la charge et deux articulations matérialisées par un système de grain qui seul garantit le transfert des charges sans transmission de moments préjudiciables. Pierre Engel pour www.constructalia.com |
Renforcements et consolidations des monuments historiques
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Les bâtiments du patrimoine sont souvent sujets à des altérations structurelles dues à l’outrage des ans. Les problèmes de la consolidation de ces ouvrages sont multiples. D’une part, les interventions de soutien doivent assurer une nouvelle intégrité structurelle, d’autre part, elles doivent respecter scrupuleusement l’architecture existante les monuments en restant le plus discret possible. Elles doivent être capables d’avoir une pérennité suffisante face aux dégradations dues à la corrosion. Cette fonction de soutien est assurée par des ouvrages adéquats en acier qui sont peints et/ou galvanisés ou encore exécutés en acier inoxydable. Le module de résistance de l’acier, son coût attractif et sa grande souplesse de fabrication donnent beaucoup de possibilités aux conservateurs et aux archéologues chargés de consolider les ouvrages.
Pierre Engel pour www.constructalia.com
Consolidation des appuis en briques ou en pierre des fermes métalliques du 19eme siècle
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Combinées à des porteurs traditionnels en pierre ou en brique, les fermes métalliques de grandes portées furent largement utilisées au 19ème siècle en substitution des charpentes en bois moins performantes. Avec le temps, ces supports en maçonnerie, souffrent parfois de dégradations causées par les transferts de charges indirectes de ces fermes différentes qui génèrent des réactions plus élevées. Construite par Pétrus Berlage vers 1898, la Bourse d’Amsterdam a subi ce genre de désordres sur les piliers des verrières de la cour centrale. Renforcées par l’application d’un corset métallique destiné à faire transiter directement les efforts verticaux dans les piliers en brique, ces structures évitent les efforts parasites et corrigent le transfert des charges. Pierre Engel pour www.constructalia.com |
Suppression de poteaux en façade pour élargir la trame porteuse et augmenter la transparence
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Construit à Neuilly/Seine vers 1960, l’ancien siège social du groupe PSA a fait l’objet d’une rénovation en 2003 par les architectes Valode et Pistre pour le fond de pension Whitehall. Outre l’ajout de 9000 m² de bureaux et la remise aux normes actuelles des 35000 m² existants, l’objectif de la rénovation était de créer des surfaces exemptes de poteaux pour composer de vastes plateaux libres aménageables. Ce remodelage a nécessité la suppression de 2 400 poteaux métalliques et le déplacement de 1 200 autres pour permettre la création de ces surfaces paysagées. Pierre Engel pour www.constructalia.com |
Renforcement d´un poteau par une fourrure en acier
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La plupart des colonnes en fonte sont creuses avec des fûts plus ou moins ouvragés. Les colonnes des entrepôts étaient simplement cylindriques alors que celles des bâtiments plus nobles, étaient moulurées de tore, voire sculptées. Lorsque la valeur esthétique doit être conservée, une solution consiste à équiper la colonne par une fourrure en acier sous forme de barres pleines rondes ou carrées. La mise en oeuvre de cette transformation nécessite la dépose de la colonne et sa transformation comme le montre les détails ci-dessus. La capacité portante de la nouvelle colonne est limitée à la capacité portante de la barre d’acier insérée dans le fût.
Sa nuance peut être en acier à très haute limite élastique pour augmenter la charge critique du poteau. Lorsque la capacité portante n’est pas suffisante, le concepteur n’a d’autre solution que de remplacer la colonne d’origine par une pièce de substitution faite d’une barre pleine d’acier ou d’un tube à paroi épaisse de section suffisante sur lequel il peut faire souder des tores et/ou enfiler des éléments en fonte moulés exécutés spécialement.
Pierre Engel pour www.constructalia.com
