Qu’est-ce que le calcul de renforcement d’un bâtiment en béton armé ?

La sécurité sismique d’un bâtiment renforcé selon TBDY 2018 est déterminée par les principes d’évaluation donnés pour les bâtiments existants. Le calcul de renforcement n’est donc pas un calcul distinct : c’est la répétition de la même évaluation de performance avec les éléments renforcés.

Le code définit le renforcement au niveau des éléments et du système : chemisage des poteaux en polymère renforcé de fibres, en béton armé ou en acier, augmentation de la section du poteau (chemise), chemisage des poutres, nouveaux voiles en béton armé et renforcement des remplissages. L’effet de chaque méthode sur la rigidité, la résistance et la ductilité est différent ; par exemple, les méthodes de chemisage n’augmentent pas la capacité en flexion du poteau, alors que la chemise l’augmente.

Dans StatiCAD, le renforcement est défini comme une propriété de l’élément. Lorsque l’option « Prendre en compte le renforcement » est désactivée, le programme calcule l’état existant du bâtiment ; lorsqu’elle est activée, il calcule l’état renforcé ; la rigidité, la capacité, les limites de dommage, le verdict du bâtiment et le rapport sont mis à jour ensemble.

Que fait StatiCAD dans le renforcement béton armé ?

Prise en compte et édition des renforcements d’éléments et de système avec leur équivalent dans le code.

Renforcement des poteaux

  • Chemisage en polymère renforcé de fibres (PRF), Annexe 15B : modèle de béton confiné, limites de dommage et contribution au cisaillement
  • Vérification de l’insuffisance de recouvrement avec PRF (15B.4) et épaisseur de PRF requise
  • Augmentation de section (chemise) : 1 à 4 faces, armatures longitudinales et étriers de la chemise ; coefficient 0,9 sur la rigidité et la résistance
  • Augmentation de la résistance au cisaillement par chemisage en béton armé et en acier

Renforcement des poutres

  • Chemisage PRF : modèle confiné et contribution au cisaillement, sous condition d’espacement des bandes
  • Contribution à la résistance au cisaillement par étriers extérieurs
  • Conformément au code, les méthodes de chemisage n’augmentent pas la capacité en flexion de la poutre, ce qui est appliqué dans le calcul

Renforcement des voiles et du système

  • Chemisage PRF des zones d’extrémité des voiles
  • Nouveau voile de renforcement en béton armé : ignoré dans le modèle avant renforcement, considéré comme nouvel élément après
  • Vérification du diamètre, de l’espacement, de la profondeur et de la capacité de glissement des ancrages entre le voile et le portique existant
  • Notes de rappel pour la zone d’extrémité du voile et la fondation

Renforcement des remplissages (Annexe 15C)

  • Renforcement par enduit armé d’un treillis d’acier et bande diagonale en PRF
  • Modélisation par bielle diagonale équivalente comprimée (avec en plus un tirant dans le cas du PRF)
  • Zone de dommage par la capacité en cisaillement et les limites d’angle de glissement (TBDY Tableau 15.2)
  • Le remplissage renforcé participe au verdict du bâtiment comme élément vertical

Avant et après dans le même projet

  • Les données de renforcement sont enregistrées avec le projet ; lorsque l’option est désactivée, les résultats sont identiques à ceux du bâtiment existant
  • Lorsque l’option est activée, la rigidité, la capacité, les limites de dommage et le verdict du bâtiment sont calculés pour l’état renforcé
  • Sur la première page du rapport, synthèse avant → après : niveau de performance du bâtiment, pourcentages des critères 15.8, éléments renforcés et éléments dont la zone de dommage change

Vérifications réglementaires

  • Synthèse instantanée des grandeurs réglementaires dans la fenêtre de propriétés (pression de confinement, résistance confinée, contributions au cisaillement)
  • Données ne satisfaisant pas la condition (rayon d’angle du PRF, rapport d’aspect, épaisseur de chemisage et de chemise, ancrage, épaisseur d’enduit, taux de vides) signalées comme erreur ou avertissement dans la Liste de contrôle du projet
  • L’effet du renforcement sur la rigidité et la section est également pris en compte dans l’analyse pushover non linéaire

Comment ça marche ?

  1. Effectuez l’évaluation de performance du bâtiment existant ; c’est l’état avant renforcement.
  2. Dans l’onglet Renforcement de la fenêtre de propriétés des poteaux, poutres, voiles et remplissages à renforcer, saisissez la méthode et les paramètres. Avec la sélection multiple, vous pouvez l’appliquer à plusieurs éléments à la fois.
  3. Dans les Paramètres généraux du projet, activez l’option « Prendre en compte le renforcement » et relancez l’analyse.
  4. Avec l’option « Ajouter au rapport la comparaison avant/après renforcement », placez la comparaison des deux états sur la première page du rapport.

Rapports

Les informations de renforcement sont intégrées au rapport de performance :

  • Colonne « Renforcement » dans les tableaux de poteaux et de poutres, avec la méthode et les paramètres
  • Rapport d’ancrage et note de zone d’extrémité sur la ligne du nouveau voile
  • Angle de glissement, capacité et zone de dommage des remplissages renforcés
  • Comparaison du niveau de performance du bâtiment avant et après renforcement
  • Lignes des conditions réglementaires dans la Liste de contrôle du projet

Vérification

Les relations du module de renforcement, c’est-à-dire le modèle de confinement de l’Annexe 15B, les contributions au cisaillement, la vérification du recouvrement, les propriétés de section de la chemise et les bielles diagonales de l’Annexe 15C, ont été comparées numériquement à des calculs indépendants et à des calculs manuels.

À chaque version, on vérifie que, lorsque l’option de renforcement est désactivée, les résultats restent strictement identiques à ceux d’un bâtiment sans renforcement défini.

Détail des études de vérification (Base de connaissances)

Codes

TBDY 2018 15.9–15.10 Annexe 15B (polymère renforcé de fibres) Annexe 15C (remplissage) TBDY 2018 chapitre 15 TS 500
Dans quelle édition ? Le module de renforcement béton armé, avec l’évaluation de performance béton armé, est disponible dans les éditions StatiCAD Ultimate, Profesyonel et Betonarme.

Questions fréquentes

Quelles méthodes de renforcement peuvent être calculées ?

Pour les poteaux : chemisage en polymère renforcé de fibres, chemise (augmentation de section), chemisage en béton armé et en acier ; pour les poutres : chemisage en polymère renforcé de fibres et étriers extérieurs ; pour les voiles : chemisage de la zone d’extrémité en polymère renforcé de fibres et nouveau voile en béton armé ; pour les remplissages : enduit armé d’un treillis d’acier et bande diagonale en polymère renforcé de fibres.

Faut-il deux projets distincts pour l’état avant et après renforcement ?

Non. Le renforcement est conservé dans le même projet comme propriété de l’élément. Lorsque l’option « Prendre en compte le renforcement » est désactivée, le bâtiment existant est calculé ; lorsqu’elle est activée, le bâtiment renforcé l’est ; la comparaison des deux états peut être placée sur la première page du rapport.

Quelle est la différence entre la chemise et le chemisage en polymère renforcé de fibres ?

Selon TBDY 2018, les méthodes de chemisage (polymère renforcé de fibres, béton armé et acier) n’augmentent pas la capacité en flexion du poteau ; elles augmentent la ductilité et la résistance au cisaillement. La chemise, elle, agrandit la section et augmente donc ensemble la rigidité, la résistance en flexion et au cisaillement. StatiCAD prend chaque méthode en compte avec ces différences.

Le renforcement est-il aussi pris en compte dans l’analyse pushover ?

Oui. Les effets sur la rigidité et la section des renforcements par polymère renforcé de fibres, chemise, nouveau voile et remplissage sont également pris en compte dans l’analyse pushover non linéaire. Les vérifications de cisaillement complémentaires, comme le chemisage acier, les étriers extérieurs et les ancrages, sont consignées dans l’évaluation linéaire.

Que se passe-t-il si je saisis un renforcement ne satisfaisant pas la condition du code ?

Le calcul ne s’arrête pas ; la condition concernée est ajoutée à la Liste de contrôle du projet comme ligne d’erreur ou d’avertissement et figure aussi dans la synthèse de la fenêtre de propriétés. La décision finale revient à l’ingénieur.

Existe-t-il un calcul de renforcement pour les bâtiments en maçonnerie ?

Oui. Pour les bâtiments en maçonnerie, le renforcement peut se faire par béton projeté, chaînage vertical, polymère renforcé de fibres et nouveau mur. Pour plus de détails, consultez la page Logiciel pour bâtiments en maçonnerie.

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