Le béton armé est largement utilisé dans divers ouvrages d'art en raison de sa capacité portante et de sa durabilité élevées. Les modes de rupture des structures en béton armé, composés de différents composants, sont différents. En renforcement structurel, chaque méthode de renforcement présente un champ d'application spécifique, ainsi que des avantages et des inconvénients. Par conséquent, la compréhension du système de contrainte des éléments est essentielle au choix d'une méthode de renforcement judicieuse.

Les poteaux en béton armé, éléments de compression classiques, sont des éléments porteurs importants dans les structures de bâtiment. En pratique, en raison de la répartition différente de la charge supérieure, l'état de contrainte réel du poteau peut également être divisé en compression axiale, compression excentrique légère et compression excentrique importante, qui doivent être traitées séparément dans le renforcement.

Poteau en béton armé chargé axialement

Les éléments de compression axiale ne supportent que la force axiale exercée au centre de la section. Sous l'effet de charges croissantes, le béton se dilate transversalement lorsqu'il est soumis à une pression axiale excessive. La contrainte de traction produite par la dilatation finit par dépasser la résistance à la traction du béton, entraînant une rupture fragile. Les poteaux à compression axiale peuvent être renforcés par une section composite et peuvent également limiter la déformation latérale du béton. L'effet de renforcement peut être obtenu par des étriers similaires.

L'utilisation de poutres circonférentielles pour renforcer les éléments soumis à une charge axiale ne peut être appliquée que dans les cas suivants :

Poteau à section circulaire avec un élancement l/d inférieur ou égal à 12

L'élancement l/d est inférieur ou égal à 14, le rapport de hauteur de section h/b est inférieur ou égal à 1,5, la hauteur de section h est inférieure ou égale à 600 mm, et les bords de section sont des poteaux carrés ou rectangulaires arrondis et polis.

Les poteaux à compression axiale peuvent être renforcés en augmentant la section ou le taux d'armature afin d'améliorer la capacité portante et la rigidité. Les cornières et le poteau peuvent être renforcés par un acier collé externe pour former une force intégrale et améliorer la capacité portante et la performance sismique. De plus, le PRFC peut être utilisé pour limiter la déformation du béton grâce à des poutres circonférentielles, et la capacité portante peut être indirectement renforcée. Il convient de noter que les domaines d'application des poteaux circulaires et carrés diffèrent, et que l'effet de retenue du PRFC au-delà de ces limites sera considérablement réduit, ce qui le rend inadapté à son utilisation.

Poteaux à faible excentricité

L'état de contrainte des poteaux soumis à une faible excentricité est similaire à celui des éléments en flexion, et le mode de rupture est similaire à celui des poutres en flexion. La rupture des poteaux à faible excentricité est due à une résistance à la compression du béton supérieure à celle de la zone de compression, tandis que l'armature de l'autre côté ne s'affaisse généralement pas. Ce type de rupture est discret et fragile ; la résistance du béton dans la zone de compression doit donc être prise en compte pour répondre aux exigences d'utilisation.

En faible excentricité, les méthodes de renforcement de section élargie et de renforcement en acier par adhérence externe peuvent toujours être utilisées pour améliorer la capacité de compression des poteaux. Cependant, la plaque en PRFC ne peut pas exercer sa résistance élevée lorsqu'elle est collée sur la face tendue des poteaux sous faible excentricité, ni exercer son effet sur le béton dans la zone de compression. Elle n'est donc pas adaptée aux poteaux sous faible excentricité.

Colonne de compression excentrique importante

Lorsque la capacité portante des colonnes fortement excentriques est insuffisante, la rupture des barres d'acier est fréquente. En cas de destruction par une forte compression excentrique, la barre d'acier côté traction cède en premier, suivie de la rupture du béton côté compression. Ce processus de destruction est évident et la dégradation est plus importante, ce qui en fait une forme de destruction idéale. La capacité portante de ce type de colonne dépend principalement de la résistance à la traction du côté traction, et son renforcement peut être assuré par une augmentation de cette résistance.

Pour le renforcement des colonnes fortement excentriques, il est possible d'adopter une méthode d'augmentation de section et de renforcement par plaque d'acier collée extérieurement. En revanche, dans les colonnes fortement excentriques, la contrainte côté traction est transformée du côté compression, ce qui permet de tirer pleinement parti de la résistance élevée à la traction du PRFC. Afin d'améliorer la résistance du béton du côté traction, le CFRP doit être collé à la surface du béton le long de l'axe longitudinal de la colonne.

En réalité, outre les différents modes de contrainte, le choix du système de renforcement des poteaux en béton dépend de multiples facteurs. Il doit également tenir compte des caractéristiques spécifiques et des conditions techniques et économiques de la structure d'origine, ainsi que des résultats d'inspection et d'évaluation spécifiques. Il convient de sélectionner la méthode de renforcement la moins perturbatrice pour la structure d'origine et la plus adaptée à la construction, et d'utiliser un matériau de renforcement ayant passé avec succès l'évaluation de sécurité pour la construction. Le choix de la méthode de renforcement est directement lié à l'effet du renforcement et doit être adapté à la réalité.