Poutres en béton cintrées, fissures sous les ponts, risque de rouille pour l'armature :En Suisse, de nombreuses structures se construisent depuis des années. Emprunter les routes nationales, par exemple :Selon le rapport 2019 de l'Office fédéral des routes (OFROU), une grande partie des ponts ont été construits entre le milieu des années 1960 et les années 1980, avec des charges de trafic nettement inférieures à celles d'aujourd'hui.

Les polymères renforcés de fibres de carbone (CFRP) sont utilisés depuis longtemps pour remettre à neuf les structures porteuses qui gémissent sous leurs charges :Lamelles plates, collé à la face inférieure, contrecarrer la charge. Dans la méthode "Ebrog" (pour les armatures collées extérieurement sur les rainures), par exemple, qui n'a vu le jour que ces dernières années, des rainures étroites sont préalablement fraisées longitudinalement dans la poutre :une surface agrandie pour la transmission des efforts, qui agit aussi plus profondément dans le béton. Cette méthode a été utilisée pour la première fois en 2018 pour une rénovation de pont à Küssnacht.

Aujourd'hui, les chercheurs de l'Empa développent la méthode dans le cadre d'un projet financé par Innosuisse et en coopération avec S&P Clever Reinforcement Company à Seewen. L'équipe dirigée par Christoph Czaderski du laboratoire Structures d'ingénierie de l'Empa teste des stratifiés CFRP précontraints qui renforcent « activement » les poutres en béton :ils sont collés avec de la résine époxy sous contrainte de traction. Une fois le lien durci, les extrémités sont détendues et les bandes, qui "veulent" contracter, contrer encore plus la déviation.

Difficile en détail

Ce qui semble simple au début est délicat dans les détails, surtout aux extrémités des bandes, où d'énormes forces de traction allant jusqu'à 14 tonnes agissent. Pour éviter qu'ils ne s'arrachent, ils doivent être réparés de manière fiable. Jusqu'à maintenant, cela a été fait avec des plaques d'aluminium, collés et fixés avec des chevilles, mais l'équipe de l'Empa a conçu des étriers CFRP en forme de U spécialement pour la nouvelle méthode. Les avantages :une transmission des forces mieux définie et, par dessus tout, une construction sans métal—immunisée contre la corrosion omniprésente et redoutée.

"Une solution composée d'un seul matériau vaut toujours mieux que deux qui se comportent différemment, " explique Czaderski. " Surtout pour l'ancrage, nous avons effectué de nombreux tests en laboratoire. » L'équipe a bénéficié de l'expérience de l'Université de technologie d'Ispahan en Iran. « De nombreuses recherches fondamentales ont été effectuées là-bas, " explique Czaderski. " Notre stagiaire postdoctoral Niloufar Moshiri nous est venu avec l'idée de combiner le procédé Ebrog avec la précontrainte. "

Le potentiel est grand, comme le montrent les tests en laboratoire :le procédé avec précontrainte et étriers en PRFC a augmenté la capacité portante d'une dalle en béton de 77 % par rapport à la méthode de renforcement classique, c'est-à-dire sans rainures et sans précontrainte. Même sans précontrainte, la différence était encore de 34 pour cent.

Idée d'un expert d'Iran

Afin de mettre la technologie sur le marché, des tests à grande échelle sur des dalles de béton d'une portée de six mètres doivent fournir des informations supplémentaires avant qu'un véritable projet de rénovation ne suive plus tard en 2021. En attendant, le partenaire industriel travaille déjà sur les aspects pratiques. Les experts développent un procédé industriel pour les étriers en U, qui étaient auparavant formés à la main à partir de profils de carbone. Et l'équipement, avec laquelle les lamelles ont été précontraintes jusqu'à présent, « doit être repensé pour le nouveau processus, " explique Martin Hüppi, qui dirige le projet chez S&P et coopère depuis longtemps avec les experts de l'Empa.

Des efforts qui pourraient en valoir la peine :toute structure remise à neuf plutôt que reconstruite permet non seulement d'économiser des coûts mais aussi du CO 2 émissions. En outre, le processus serait plus facile et plus rapide à gérer lors de l'installation. "Ce serait aussi un prix raisonnable pour les propriétaires d'immeubles, " dit Huppi, qui voit de bonnes opportunités pour de nombreuses applications, non seulement pour « rajeunir » des structures à grande échelle telles que des ponts, mais aussi en rénovation résidentielle. "Je vois absolument un marché pour cela, " dit Huppi, "et avec précontrainte, vous n'exploitez vraiment que le plein potentiel du matériau."