Renforcement des constructions métalliques

Introduction

Le besoin de renforcement des constructions métalliques est leur usage en raison du fonctionnement intensif ou incorrect prolongé, après avoir subi des désordres à plusieurs échelles. D’abord à cause des attaques chimiques des aciers à titre d’exemple, comme la corrosion qui diminue brusquement la capacité portante des éléments, des nœuds dans les ouvrages métalliques en général. Les volumes de travaux particulièrement importants pour le renforcement des constructions en acier contre la corrosion sont la principale tache des entreprises de l’industrie chimique. En conséquence de ce renforcement dont l’ordre est physico-mécanique, la rigidité de la barre en traction, compression et en flexion augmente. Les techniques de renforcement peuvent être différentes et dictées par la forme de la section de l’élément renforcé, en plus des conditions d’assemblage et du type de chargement avant et après le renforcement adapté. Sans oublier les exigences des règles de l’art, les considérations technologiques et de conception à la fois, la convenance dans l’assemblage des éléments de renforcement, la mise en œuvre des travaux de soudure, la garantie de transfert des efforts, et ainsi que la diminution des déformations de soudure…etc. [Rebrov, 1988] Pour simuler tous ces aléas, une approche expérimentale s’avère de grande utilité de point de vue de l’étude de renforcement en présence de l’influence de moyen d’assemblage. Dans ce contexte et pour ce chapitre, on présente une étude expérimentale des systèmes de modes de renforcement, dont on a élaboré le renforcement de poutres IPE 100 de longueur de 1m, au moyen des cornières soudées 50 x 50 x 5 mm au niveau de la semelle inférieure avec deux types de soudure continue et discontinue. En plus des plaques métalliques de dimension 800 x 800 x 6 mm ont été renforcés par des raidisseurs de dimensions 800 x 40 x 8 mm3 . L’assemblage des 2 éléments est effectué avec des cordons de soudure d’angle à l’arc mono passe. Cette opération de soudage manuelle à l’électrode enrobée est réalisée au laboratoire du département de Génie Civil, à l’université Badji Mokhtar d’Annaba. Un protocole d’essai de flexion a été élaboré et concerne l’essai de flexion trois 3 points pour les poutres renfoncées, et une flexion avec charge linéaire pour les plaques. 

Protocole expérimental

Figure III.1 Organigramme du protocole expérimental élaboré au laboratoire. III.2 Préparation des spécimens et description des essais III.2.1 Poutres L’essai élaboré concerne le renforcement de poutres métalliques laminées en I type IPE 100 selon la norme européenne EN 10025), et utilisant le moyen d’assemblage le plus employé qu’est la soudure à l’arc. Le dispositif expérimental employé est constitué de deux 2 poutres soumises à la flexion ; ces poutres sont renforcées chacune avec deux 2 cornières à ailes égales de 50 x 50 x 5 mm et soudées au niveau de la semelle inférieure par des cordons continus (PRSC) pour la poutre1 et discontinus (PRSD ) pour la seconde (Figure III.2)

Préparation des spécimens (Poutre et Plaque)

Mesure Traçage Découpe Chanfreinage 2-Choix du système de renforcement (2 Poutres avec cornière) (4 Plaques avec et sans raidisseurs) 3-Opération de soudage Type du cordon (dimensions, continu et discontinu) Emplacement du cordon Processus de soudage (Vitesse, énergie et intensité, soudure à l’arc monopasse …)

Essais

Aspect Mécanique

Essais de flexion A. Poutres (Essai de flexion trois points) B. Plaques (Essai de flexion trois points à charge linéaire). 4. 2- Aspect physique : mesure de Charge-Flèche et Contrainte- Déformation A. Poutres et plaques (Comparateurs, et jauges extensométriques) Chapitre III Etude Expérimentale 58 (Tableaux III.1 et III.2) .Figure III.2 Poutre renforcée et coupes transversales des éléments étudiés (a)Poutre IPE ; (b) Cornière 50x50x5 ;(c) I ‘élément I renforcée, 1,2- Les appuis ;F- La charge appliquée ; L- Longueur de la portée entre les appuis 1 et 2 ;3- Socle d’essai (fixe et rigide). Le présent travail est consacré à l’étude de l’état de contraintes, déformations et flèches d’une section en I renforcée au moyen de cordons de soudure réalisés de deux manières différentes (cordons continus et discontinus). Les essais ont été réalisés au niveau du laboratoire de Génie Civil de l’Université d’Annaba. Les poutres ont une longueur de 1m, la nuance d’acier utilisé est de type S235. Les soudures réalisées sont de type ordinaire mono passe, elles sont réalisées manuellement à l’électrode enrobée et envisagées de manière à atteindre une vitesse de soudure de 2 mm/s. Le courant 𝐼𝐶𝐵 est de 20 (A), la tension 𝑈 est de 220 (V), avec une température qui peut atteindre 1500° C au cœur du cordon. Avant le soudage des échantillons, la préparation des spécimens a concerné la prise des différentes dimensions, le traçage, les coupes, et le chanfreinage. (Figure III.3) Tableau III.1. Caractéristiques géométriques et mécaniques de la section en I POUTRE I- dimensions (mm) Base B Hauteur H Epaisseur d’âme tw Epaisseur de semelle tf Longueur Module de Young E (MPa) Contraintes Limite d’élasticité fy (MPa) Limite de rupture fu(MPa) 55 100 4,1 5,7 1000 200 000 235 360 Chapitre III Etude Expérimentale 59 Tableau III.2. Caractéristiques géométriques et mécaniques de la cornière Cornière 50x50x5- dimensions (mm) Base hauteur Epaisseur Longueur Module de Young E (MPa) Contraintes Limite d’élasticité fy (MPa) Limite de rupture fu(MPa) 50 50 5 1000 200 000 235 360 ) Figure III.3 Opérations d’assemblage par soudure (1) IPE100, (2) Cornière à L (50 x 50 x 5) mm, (3) Arc de soudure. (a)Préparation des spécimens étudiés par soudage ; (b)- Cordons continus ; (c)- Cordons discontinus Les caractéristiques géométriques de chaque élément faisant partie de la section globale peuvent être calculées sur la base des données initiales. Pour cette section de l’élément de base non renforcé et celle de chacun de ces éléments de renforcement, on applique les formules (III.2, III.3 et III. 4) (Figure III.4). [Rebrov, 1988].