Description
Comment fonctionne l'acier à mémoire de forme ?
Le principe repose sur une propriété remarquable d'un alliage métallique à mémoire de forme à base de fer.
L'acier est pré-déformé lors de sa fabrication. Une fois installé et ancré sur la structure à renforcer, il est activé par chauffage.
Le matériau cherche alors à retrouver sa forme initiale. Son raccourcissement étant empêché par son ancrage à la structure, cette réaction génère une force de précontrainte.
La structure existante est donc renforcée de manière active, contrairement à un renfort passif qui ne commence réellement à travailler qu'après une nouvelle déformation de l'ouvrage. Le principe de cette technologie et son emploi pour la précontrainte des structures sont documentés par re-fer et les travaux de recherche menés notamment avec l'Empa.
En pratique
1. Diagnostic de la structure
Analyse de l'existant, reconnaissance des armatures, caractérisation des matériaux et identification des déficits structurels.
2. Dimensionnement du renforcement
Détermination de la quantité, de la disposition et du niveau de renforcement nécessaires en fonction des sollicitations de l'ouvrage.
3. Mise en place de l'acier à mémoire de forme
Les éléments de renforcement sont positionnés et solidarisés à la structure selon le procédé retenu.
4. Activation thermique
L'acier est chauffé de manière contrôlée. L'effet mémoire génère alors la précontrainte recherchée.
5. Protection et finition
Selon la configuration, les armatures peuvent être intégrées dans un mortier de réparation ou un béton projeté assurant également leur protection.
Dans quels cas utiliser l'acier à mémoire de forme ?
Cette technologie trouve notamment son intérêt lors de travaux de réhabilitation, transformation ou augmentation de la capacité portante d'ouvrages existants.
Renforcement à la flexion
Le procédé peut permettre d'augmenter la résistance de :
- dalles en béton armé ;
- poutres ;
- planchers ;
- tabliers et ouvrages d'art.
La précontrainte permet également d'agir sur le comportement en service de l'ouvrage en réduisant les déformations et l'ouverture des fissures.
Renforcement à l'effort tranchant
Des armatures en acier à mémoire de forme peuvent également être utilisées pour compléter ou renforcer les armatures d'effort tranchant d'une poutre existante.
Cette application a notamment fait l'objet d'essais et de réalisations sur structures réelles.
Renforcement au poinçonnement
Dans certaines configurations, la technologie permet de compléter les armatures existantes autour des poteaux afin d'augmenter la résistance au poinçonnement des dalles.
Réparation après sectionnement d'armatures
Un carottage, une ouverture ou une transformation réalisée dans une structure existante peut entraîner le sectionnement accidentel d'armatures ou d'éléments de précontrainte.
L'acier à mémoire de forme peut constituer une solution permettant de restituer une partie de la capacité structurelle perdue. Une application documentée concerne précisément le renforcement d'une poutre après sectionnement d'armatures et de torons lors d'un carottage.
Pourquoi choisir un renforcement par acier à mémoire de forme ?
Une précontrainte sans vérin
C'est probablement le message commercial le plus important de la page.
La mise en tension est obtenue grâce à l'activation thermique du matériau. Elle ne nécessite donc pas les équipements lourds habituellement associés à certains procédés traditionnels de précontrainte.
Un renforcement actif
La précontrainte agit immédiatement sur la structure et peut permettre de :
- soulager les armatures existantes,
- réduire la fissuration,
- limiter les déformations,
- améliorer le comportement en service,
- augmenter la capacité portante de l'ouvrage.
Une solution particulièrement adaptée à la réhabilitation
Le procédé présente un intérêt majeur lorsque les contraintes du bâtiment existant rendent difficiles les méthodes traditionnelles : encombrement, accès, maintien en exploitation ou géométrie de l'ouvrage.
Un matériau métallique ductile
Contrairement aux composites carbone, dont le comportement est essentiellement élastique jusqu'à rupture, l'acier à mémoire de forme présente une ductilité élevée.
