Dans environ 70 % des calculs effectués conformément à la norme EN 1992-4, la rupture du béton en traction, en cisaillement ou en combinaison est le mécanisme de rupture normatif. Cependant, le calcul peut être optimisé en utilisant le ferraillage existant conformément aux conditions limites définies par l'Eurocode.  

L'introduction officielle de la norme EN 1992-4 pour les fixations dans le béton dans différents pays a entraîné un certain nombre de changements. L'un des changements par rapport aux anciennes directives de conception ETAG 001 et TR 029 est la possibilité d'appliquer une armature supplémentaire. Cette possibilité était déjà prévue dans la norme CEN/TS 1992-4 pour les dispositifs d'effondrement, mais elle a été étendue aux systèmes d'amélioration tels que les ancrages. 
 
Mais quel est l'avantage réel de l'utilisation d'un renforcement supplémentaire ? 
Dans environ 70 % des calculs effectués conformément à la norme EN 1992-4, la rupture du béton par traction, cisaillement ou une combinaison des deux est le mécanisme de rupture normatif. Cela est généralement dû à des paramètres existants tels que des profondeurs d'ancrage trop faibles, des distances aux bords trop faibles, des résistances du béton faibles ou des distances centre à centre faibles. En modifiant les systèmes d'ancrage ou en changeant la géométrie des ancrages, certains de ces paramètres peuvent être optimisés. Cependant, il y a toujours des situations où l'optimisation est limitée par des conditions limites externes. En particulier avec des éléments structurels minces ou étroits ou avec des plaques de base déjà fabriquées, les possibilités d'ajustement sont limitées.
 

Figure 1 : Principaux facteurs influençant le flambage du béton

Une possibilité est cachée dans le béton lui-même, en incluant l'armature existante ou, dans le cas d'une nouvelle structure, une armature supplémentaire dans l'évaluation. Si les charges sont transférées avec succès à travers la plaque de base, par les ancrages dans l'armature, certains mécanismes de défaillance du béton peuvent être complètement éliminés. PROFIS Engineering est le premier logiciel du marché à permettre la saisie et le calcul des armatures supplémentaires.  
 

Figure 2 : Approche de l'armature additionnelle pour le cisaillement dans PROFIS Engineering 

Dans PROFIS Engineering, sous l'onglet "Renforcement", le renforcement existant dans l'élément structurel peut être pris en compte soit au moyen d'un facteur (basé sur les épingles à cheveux existantes et le renforcement longitudinal avec ψ(re,V) = 1.4), soit en activant le renforcement supplémentaire pour la traction ou le cisaillement. 
 

Figure 3 : Gauche - Activation du renforcement, Droite - prise en compte
Prise en compte d'un facteur 

En plus de la définition du diamètre, des types d'armatures (croisillons, épingles à cheveux, droites ou en forme de crochet) et des distances centre à centre entre les barres d'armature, il y a deux autres champs d'entrée qui doivent être expliqués.  
 
1) Excès d'armature 
Souvent, le renforcement supplémentaire existant n'est pas appliqué pour la transmission de la force de l'ancrage, mais pour la sécurité structurelle de l'élément de structure. Dans les nouvelles constructions également, il faut s'attendre à ce que le renforcement existant soit soumis à d'autres charges. Ces charges peuvent être prises en compte en entrant l'utilisation actuelle pour tester l'armature supplémentaire.  

 
Figure 4 : Prise en compte de l'utilisation de l'armature par l'élément structurel 
de l'armature par l'élément structurel 

Par exemple, si 80% du ferraillage est utilisé dans la situation actuelle, seuls les 20% restants sont utilisés pour le calcul dans PROFIS Engineering. 
 
2) Tolérance de la couche de renforcement 
Avant d'appliquer un renfort supplémentaire, il est important de connaître la position, le type et le diamètre du renfort. Bien que les deux premiers détails soient généralement lisibles sur les plans de ferraillage, la position dessinée ne correspond souvent pas à la réalité. L'introduction d'une tolérance (en mm) peut garantir que même le cas de position le plus défavorable (armature vers l'ancrage) est couvert. Lors de la saisie de la tolérance, il est recommandé (si la position de l'ancrage par rapport à l'armature n'est pas connue) de prendre en compte la moitié des distances centre à centre de l'armature. 

 
Figure 5 : Prise en compte de la position de l'armature par rapport à la position de l'ancrage 
à la position de l'ancrage 

Conditions générales : 
L'armature supplémentaire peut être appliquée sous réserve de certaines conditions limites pour les ancrages et lorsque les essais de rupture du cône de béton et de rupture de l'arête du béton peuvent être omis. 

Les prescriptions de conception et de construction de l'EN 1992-4 doivent être respectées à la fois pour les ancrages et les armatures supplémentaires (par exemple, la qualité du béton, la disposition des ancrages, etc.) 
- L'armature supplémentaire est constituée de barres nervurées avec fyk ≤ 600 N/mm2 et le diamètre n'excède pas 16 mm. Le diamètre est conforme à la norme EN 1992-1. 
- Le renforcement longitudinal le long du bord de l'élément structurel doit être testé et calculé pour les forces selon un modèle de treillis approprié. Pour simplifier, on peut supposer un angle diagonal de pression de 45°. 
- Le corps de béton supposé rompre doit être le même que celui utilisé pour calculer la rupture de l'arête ou du cône de béton. 
- La longueur d'ancrage l1 dans le corps du béton doit être au moins l1 = 10d pour les barres droites avec ou sans barres transversales soudées et au moins l1 = 4d pour les barres avec crochets ou boucles.  
- L'armature doit avoir une longueur d'ancrage l1 suffisante dans le cône de béton pour assurer la transmission de l'effort de traction. 
- Les armatures supplémentaires doivent être ancrées à l'extérieur du corps de rupture supposé avec une longueur d'ancrage lbd conformément à la norme EN 1992-4. 
- L'armature supplémentaire doit être fournie avec la même surface de section transversale à chaque ancrage jugé efficace pour la rupture du béton ou la rupture du bord du béton.  
 
Armatures supplémentaires pour les charges de traction : 
Dans le cas d'un renforcement supplémentaire pour des charges de traction, l'essai pour le mécanisme de rupture du cône de béton peut être négligé si le renforcement est suffisamment ancré à l'intérieur et à l'extérieur du cône de béton pour assurer la transmission de l'effort de traction.  
 

Figure 6 : Condition préalable pour un renforcement supplémentaire sous des charges de traction : 
armature à au moins 0,75 x la portance de l'ancrage 

Renforcement supplémentaire pour le cisaillement : 
Lors du cisaillement, la rupture des arêtes du béton peut être évitée si la force de cisaillement agit dans la direction de l'armature supplémentaire appliquée. S'il y a plus d'un bord, tous les bords doivent être vérifiés. Dans ce cas, l'armature supplémentaire ne doit pas être appliquée pour des forces de cisaillement parallèles à une arête. 

 
Figure 7 : Condition de bord pour le renforcement supplémentaire pour les forces de cisaillement : 
renforcement à au moins 0,75 x c1 de l'ancrage 

Conclusion  
L'utilisation d'armatures supplémentaires nécessite la prise en compte d'un certain nombre de conditions aux limites. Si la position du ferraillage par rapport aux ancrages n'est pas correcte, PROFIS n'applique pas le ferraillage supplémentaire pour le calcul. Par conséquent, le renforcement supplémentaire n'est pas toujours la "panacée" pour toutes les applications. Cependant, il peut certainement apporter un avantage significatif dans les tests de rupture de cône de béton ou de rupture de bord de béton si les conditions limites sont respectées.  
 
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