Après les fondations, les poteaux du RDC et étages inférieurs sont le second point critique d'une surélévation. Ils doivent reprendre la charge nouvelle cumulée de tous les étages au-dessus + les étages surélevés. La vérification EC2 §5.8 (poteaux BA) intègre flexion composée (N + M) et flambement. Si capacité insuffisante : techniques de renforcement (chemisage BA, FRP carbone, profilés acier corseté, ou renforcement combiné). Cette page anime la vérification puis compare les techniques de renforcement.
① Vérification EC2 §5.8 (poteaux BA) :
Résistance ultime en compression centrée :
N_Rd = 0,8 · A_c · f_cd + A_s · f_yd
avec :
A_c = surface béton (m²)
A_s = surface armatures longitudinales (m²)
f_cd = f_ck / 1,5
f_yd = f_yk / 1,15 = 500 / 1,15 = 435 MPa
Exemple poteau 30 × 30 cm, f_ck = 25 MPa, ρ = 1,5 % :
A_c = 0,30 × 0,30 = 0,09 m² = 900 cm²
A_s = 0,015 × 900 = 13,5 cm² (≈ 6 HA14)
N_Rd = 0,8 × 0,09 × 16,7 × 1000 + 0,00135 × 435 × 1000
N_Rd = 1 203 + 587 = 1 790 kN
② Vérification au flambement EC2 §5.8.3.2. Pour les poteaux non-courts (élancement λ > λ_lim) :
Élancement :
λ = L_0 / i = L_0 / √(I/A)
avec L_0 = longueur de flambement (= L pour articulé-articulé)
i = rayon de giration
Élancement limite :
λ_lim = 20 · A · B · C / √n (EC2 §5.8.3.1)
avec A, B, C = coefficients selon armatures et fluage
n = N_Ed / (A_c · f_cd) (effort normal réduit)
Si λ > λ_lim : effets du second ordre à prendre en compte
(moment additionnel par P-Δ — voir Module 6 P-Δ)
③ Renforcement par chemise FRP carbone (CFRP, EC2 §11.6 + ACI 440.2R) :
Composite Fibre-Reinforced Polymer collé en peau externe du poteau :
— Tissu de fibres carbone (E = 235 GPa, f_t = 2 800-4 800 MPa)
— Imprégné de résine époxy (cure 7 jours)
— Application 1-3 couches (0,1-0,5 mm d'épaisseur par couche)
Mécanisme de gain :
Le FRP confine le béton → augmentation f_cc (f_c confiné)
f_cc = f_c · (1 + 2,5 · σ_l / f_c) (modèle Lam & Teng 2003)
avec σ_l = 2 · n_l · t_f · E_f · ε_f / D (pression de confinement)
Gain typique : +30 à +80 % de N_Rd selon nombre de couches
Idéal pour sections rectangulaires à coins arrondis
Avantages :
— Mise en œuvre rapide (1 semaine par poteau)
— Pas d'augmentation de section (idéal contraintes architecturales)
— Réversibilité partielle
Inconvénients :
— Coût élevé : 800-1 500 €/m² de fibres
— Sensibilité au feu (revêtement intumescent obligatoire)
— Recovery limité (pas adapté si fissures actives)
④ Renforcement par chemise béton armé :
Doublement de section par enrobage BA neuf de 30-100 mm autour du poteau existant :
— Décapage du béton existant (sable + eau, ou hydrodémolition)
— Mise en place d'armatures longitudinales nouvelles (Ø 12-25 mm)
— Cadres horizontaux frettés serrés (espacement 50-150 mm)
— Coulage béton C30/37 ou C40/50
— Liaison avec existant par connecteurs (Hilti HIT-Z, scellements chimiques)
Gain :
N_Rd_renforce = 0,8 · (A_c + A_chem) · f_cd + A_s_total · f_yd
Doublement de A_c → quasi-doublement de N_Rd
Avantages :
— Technique éprouvée et largement maîtrisée
— Coût modéré (500-1 200 €/ml de poteau)
— Bonne tenue feu (béton)
Inconvénients :
— Augmentation de section (+ 10-20 cm sur chaque face)
— Chantier plus long (4-8 semaines / poteau avec séchage)
— Continuité armatures avec étages au-dessus délicate
⑤ Renforcement par corsetage acier :
Profilés (cornières ou plats) collés ou ancrés en peau du poteau, frettés par
tirants horizontaux serrés à intervalles réguliers (50-200 mm).
Gain : confinement → augmentation f_cc + résistance directe des cornières
N_Rd_renforce = N_Rd_existant + A_acier · f_yd_acier + gain confinement
Typique : +40-70 %
Avantages :
— Très rapide (1-3 jours par poteau)
— Réversible et démontable
— Pas de coulage humide
Inconvénients :
— Esthétique (cornières visibles)
— Tenue feu (nécessite protection)
— Connexion avec étages au-dessus très technique
⑥ Renforcement combiné (Chemise BA + FRP) :
Chemise BA d'épaisseur modérée (30-50 mm) + FRP en peau externe
= section globale augmentée + confinement composite renforcé
Gain maximum : +100 à +200 %
Utilisé pour cas extrêmes :
— Bâti à charges très augmentées (+ 4 étages)
— Poteaux endommagés (sinistre, séisme)
— Reprise post-incendie (caractérisation post-feu)
Tableau de synthèse — choix de la technique :
| Critère | Chemise BA | FRP carbone | Corsetage acier | Combiné |
|---|---|---|---|---|
| Gain typique N_Rd | +80-100 % | +30-80 % | +40-70 % | +100-200 % |
| Coût (€/ml) | 500-1 200 | 1 500-3 500 | 1 000-2 500 | 2 500-5 500 |
| Délai mise en œuvre | 4-8 sem. | 1-2 sem. | 1-3 jours | 6-10 sem. |
| Augmentation section | +10-20 cm | +2-5 mm | +5-10 cm | +15-25 cm |
| Tenue feu | Excellente | Médiocre (protection requise) | Médiocre (protection requise) | Bonne |
| Réversibilité | Non | Partielle | Excellente | Non |
Pièges classiques :
⚠ Continuité armatures avec étages au-dessus (recouvrement minimum 60·Ø)
⚠ Connecteurs entre béton neuf et ancien (scellement chimique, ferraillage en attente)
⚠ Phasage : ne pas charger le poteau renforcé avant durcissement complet (28 j BA)
⚠ P-Δ en effets du second ordre (élancement à recalculer)
⚠ Murs porteurs (en plus des poteaux) : techniques similaires + reprise façades
⚠ Diagnostic préalable : ferroscan (armatures réelles) + phénolphtaléine (carbonatation) + sclérométrie (f_c)
Vérification spécifique — voiles porteurs. Les murs porteurs en maçonnerie ou BA suivent des règles similaires (EC2 §12 pour BA, EC6 pour maçonnerie). Techniques de renforcement :
① Doublage BA (côté intérieur ou extérieur, 5-10 cm)
② Frettage par tirants horizontaux (post-tension)
③ Projection béton (gunite) avec armatures
④ Injection mortier (combler les fissures, réhomogénéiser)
⑤ Réfection joints chaux (cas pierre / brique XIXe)
Lien avec d'autres modules. Module 3 (Diagnostic) qui fournit f_c et A_s réels. Module 6 (P-Δ) pour effets du second ordre. Pathologies Module 2 pour corrosion armatures à anticiper.