Renforcement et réhabilitation parasismique d'un bâtiment scolaire

Présentation du projet

Ce projet est un programme complet de renforcement structurel d'un bâtiment scolaire existant : un portique en béton armé aux grandes portées abritant salles de classe et espaces d'activité. À l'issue de l'évaluation structurelle, le portique d'origine ne satisfaisait plus aux exigences réglementaires actuelles applicables aux bâtiments d'enseignement. Les écoles étant classées à importance élevée en conception parasismique — elles accueillent des enfants pendant la journée scolaire et servent souvent d'abri communautaire après une catastrophe — l'objectif de renforcement a été fixé au-dessus de celui des bâtiments ordinaires, et l'ensemble du portique devait être porté à la conformité complète.

Problèmes

Poutres : capacité en flexion et au cisaillement inférieure à celle exigée par la vérification réglementaire actuelle, en particulier dans les travées de grande portée desservant les niveaux d'enseignement ;

Dalles : capacité et rigidité insuffisantes pour les charges actuelles et pour les exigences de l'action sismique conforme à la réglementation ;

Poteaux : les poteaux du niveau bas et les poteaux clés nécessitaient un gain substantiel de capacité axiale et de ductilité pour satisfaire la performance parasismique globale du portique.

Schéma de renforcement

1. Poutres du portique — renforcement par tôles d'acier collées

Les poutres du portique ont été renforcées par des tôles d'acier collées extérieurement sur l'âme et la sous-face, fixées à l'adhésif structural et complétées par un ancrage mécanique là où la conception des assemblages l'exigeait. Les tôles restaurent la capacité en flexion sur la portée et ajoutent de la résistance au cisaillement dans les zones d'about — une solution directe et de forte rigidité, bien adaptée aux fortes sections de poutres et à la hauteur libre disponible dans ce bâtiment. Au niveau des nœuds poutre-poteau, la disposition des tôles a été coordonnée avec les chemisages des poteaux, afin que les éléments renforcés forment un chemin de charge continu et fiable.

2. Dalles — renforcement par tissu CFRP

Les sous-faces des dalles ont été renforcées sur toute leur surface par du tissu CFRP collé en trame, visible sur les photos de chantier sous la forme d'un quadrillage sombre sur l'ensemble de la dalle. Le tissu sur toute la surface travaille avec la dalle comme une membrane en traction : il augmente à la fois la capacité et la rigidité des planchers en n'ajoutant que moins de deux millimètres d'épaisseur — essentiel dans des salles de classe où chaque centimètre de hauteur sous plafond est préservé pour les réseaux et les finitions. Le système wet lay-up a pu progresser travée par travée, en parallèle des travaux de serrurerie sur poutres et poteaux, sans les gêner.

3. Poteaux du portique — chemisage acier collé extérieurement

Les poteaux du portique ont reçu des chemisages acier collés extérieurement : des profilés verticaux le long des faces, reliés entre eux par des plats transversaux, l'ensemble étant collé au béton à l'adhésif structural. Le chemisage agit comme une cage externe continue autour du poteau d'origine — il confine le noyau béton, complète l'armature longitudinale et apporte le gain de capacité axiale et de ductilité exigé par la vérification parasismique globale. Les photos de chantier montrent les chemisages sur toute la hauteur, les travaux étant réalisés depuis des nacelles ciseaux pour maintenir le volume intérieur dégagé, sans échafaudage.

Le programme achevé a porté le portique de l'école à la conformité complète avec les exigences structurelles et parasismiques actuelles :

Capacité des poutres restaurée par tôles d'acier collées, les nœuds étant coordonnés avec les chemisages des poteaux ;

Rigidité et capacité des dalles améliorées par CFRP sur toute la surface, sans perte mesurable d'espace intérieur ;

Capacité axiale et ductilité des poteaux assurées par des chemisages acier continus ;

L'ensemble du périmètre réalisé dans la fenêtre du projet grâce à des équipes en parallèle et un accès sur plateformes, sans interruption prolongée du fonctionnement de l'école.

Horse Construction (horseen.com), fabricant de tissu CFRP, d'adhésifs structuraux et de systèmes époxy de collage d'acier pour des projets de renforcement dans le monde entier.