Les avantages de l’acier en réhabilitation

L’acier propose plusieurs avantages par rapport aux autres matériaux pour la réhabilitation des bâtiments, on cite : – Facilité de mise en œuvre et rapidité d’exécution : le montage rapide des ossatures métalliques, grâce à l’assemblage en atelier, permet de réhabiliter des structures dans des délais courts (par rapport au béton). Les structures métalliques sont aussi économes en matériel et en main d’œuvre. – Variété et liberté architecturales : L’utilisation de l’acier offre une souplesse architecturale (grandes portées) au bâtiment, mais aussi des possibilités d’adaptation et de transformation selon les besoins et les usages du bâtiment. – Pérennité des structures en acier : Les structures en acier sont faciles à entretenir, sans interrompre la mise en service de l’ouvrage. De plus, les protections de l’acier contre la corrosion et l’incendie passent par des procédés normalisés, connus et sûrs. – Respect de l’environnement : Les réhabilitations en acier provoquent peu de perturbations pour l’entourage, les délais sont courts et les nuisances sont réduites. L’acier est aussi recyclable à l’infini, ce qui permet un recyclage effectif des bâtiments acier en fin de vie. – Légèreté : Les structures acier sont plus légères que les structures en béton, ce qui permet de limiter les charges sur les structures existantes (comme les fondations). Mais aussi de réduire le nombre de poteaux ou des planchers de grande portée, ce qui offre un gain d’espace. La réhabilitation en acier ou mixte est possible sur tout les types de structure, contrairement à la réhabilitation pour le béton. [Cabocel et al, 2013].

Les techniques de renforcement des structures métalliques

Une bonne conception d’une structure associée à une exécution correcte conduit au bon fonctionnement avec efficacité et n’aura pas besoin d’aucun renforcement lors de son service. En revanche, suite à des erreurs de calculs et d’exécution, en plus de diverses circonstances présentes au cours de la mise en service des ouvrages tels que : chargements maximums dépassés ou accidentelles, changement des conditions d’exploitation, fluage, fatigue, attaques chimiques dues à l’environnement…etc. Selon les auteurs, le remplacement des éléments détériorés n’est pas une solution pratique en cas de réhabilitations du pont, vu le coût onéreux et les interruptions de son exploitation. Il est à noter que ces éléments métalliques sont généralement composés, de ce fait le renforcement par l’ajout des renforts est plus bénéfique et fiable. [Sweedan et al, 2016] Parmi les techniques célèbres de renforcement des structures métalliques, trois méthodes sont utilisées avec ou sans démontage et chargements. La première méthode concerne une partie ou la totalité de la structure démontée (élément séparément), dont le renforcement est effectué en plusieurs étapes. Le démontage peut être exécuté facilement, sans dommages pour la structure de base car on remet l’élément endommagé après l’avoir renforcé. [Rebrov, 1988] La seconde méthode est effectuée sans démontage des constructions, mais après le déchargement de toutes les charges d’exploitations et permanentes sauf le poids mort de l’ouvrage bien sur. Il s’agit dans ce cas de la reconstruction complète ou partielle des constructions, le problème le plus délicat est généralement, le renforcement des attaches où  des solutions particulières devront être étudiées au cas par cas. Il faut absolument éviter le mixage boulon-soudure dans les renforts d’attache. [Rebrov, 1988] La dernière méthode, concerne le renforcement sans démontage des constructions sous divers chargement. Les différentes études de la littérature qui démontrent un autre cas de renforcement d’ouvrage métallique sous chargement, c’est-à-dire les états de contrainte seront déterminés par le cumul de deux analyses. Des états d’avant renforcement (constitution et chargement), en suite les états après le renforcement. [Nagaraja, 1962], [Rebrov, 1988] [Lambert, 1989], [Mazzolani et al, 1996], [Liu eu al, 2009], [Wang et al, 2015], [Yossef, 2015], [Vild et al, 2016], [Al Alia et al, 2017] Le renforcement des constructions avant qu’elles soient dans un état soumis à une contrainte est souvent économiquement et techniquement avantageux vu que le déchargement initial mène à l’arrêt partiel ou complet lors de la reconstitution des constructions, des dépenses supplémentaires, des prolongations de la période des travaux et ainsi de suite. Le renforcement dans l’ensemble n’exige pas forcément la réparation de tous les éléments, mais seulement les sections soumises à une contrainte importante, ce qui confirme la convenance du renforcement sous chargement. [Rebrov, 1988]

Renforcement des poutres par l’introduction de distributeurs spéciaux

L’utilisation des distributeurs spéciaux permet d’avoir une redistribution des charges concentrées sur les constructions existantes et une diminution des moments de flexion (Figure 1.5). La distribution des efforts est possible en raison du choix de la longueur basée sur les distributeurs. Dans les cas nécessaires aux endroits des appuis, des distributeurs sont introduits en renforçant les constructions existantes (installation des nervures de raidissement supplémentaires, renforcement des nœuds etc.…).

Renforcement des toitures de constructions par l’ajout de poutres et de colonnes supplémentaires L’ajout des poutres supplémentaires permet de diminuer les charges sur les constructions existantes. Pendant le renforcement des toitures, les poutrelles sont déchargées et la répartition des charges sur les poutres principales est modifiée (Figure I.6.a). L’inconvénient dans cette méthode est la complexité de la transmission de la charge du plancher existant aux poutres supplémentaires et leur participation. En plus, le changement du mode de travail du plancher qui peut mener à sa ruine, par conséquent la méthode indiquée est employé habituellement avec le démontage des planchers. L’introduction des poutres principales supplémentaires (Figure I.6.b) permet aussi de changer les conditions de fonctionnement des poutres existantes et de réduire le chargement sur les poutres principales : Poutres isostatiques converties vers des poutres continues. L’introduction des poutres supplémentaires directement sous celles existantes est l’une des techniques de renforcement défectueuses, dont les charges sont transmises sur les poutres supplémentaires. Pendant le renforcement les contraintes initiales dans le comportement des éléments de renfort, peut être obtenue par le calage des constructions existantes ou de la suspension aux poutres de charges peu importantes (P) avec le serrage suivant aux endroits des appuis qui reprennent les poutres existantes. (Figure 1.6.B) [Rebrov, 1988]