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9/12/12 1 1 Centre des Hautes Études de la Construction Maintenance et Réhabili

9/12/12 1 1 Centre des Hautes Études de la Construction Maintenance et Réhabilitation des ouvrages Patrick DANTEC Consultant CHEC PRA 1 PRA N Objectif N Principe de la mesure N Méthode et matériels N Interprétation N Exemples d’application CHEC PRA 2 9/12/12 2 PRA Concerne : N Les ouvrages BP N Les ouvrages courbes/biais N Les structures comportant beaucoup d’AA sur la même ligne d’appui Attention : N Forte incidence des gradients thermiques N Pesées sur 24H CHEC PRA 3 Redistribution à long terme des efforts dans les ouvrages hyperstatiques en BP CHEC PRA 4 9/12/12 3 PRA Objectif : évaluation de la redistribution des efforts dans les ouvrages hyperstatiques en BP : – Validation ou correction des hypothèses de calcul à la conception – Explication des désordres observés sur la structure – Détection des anomalies dans la répartition des charges permanentes CHEC PRA 5 PRA Variation des réactions d’appui CHEC PRA 6 9/12/12 4 Mesure de gradient thermique dans une section Implantation des sondes de température MASTER2 IMRO L'instrumentation des ouvrages 7 Grad (°C) = (Moy Tsup) - Tinf 7 CHEC PRA PRA Gradient thermique CHEC PRA 8 9/12/12 5 PRA Principe théorique: Reprise par des vérins hydrauliques placés à proximité des appareils d’appui de toute la descente de charge. Le transfert s’effectue en soulevant la ligne d’appui de quelques millimètres CHEC PRA 9 PRA Principe de la mesure : CHEC PRA 10 9/12/12 6 PRA Suivi de l’élévation: comparateur, lvdt. Suivi de l’effort : indirect mesure de pression. P1 : transfert de charge P2 : charge reprise par les vérins α : Rigidité apparente CHEC PRA 11 PRA CHEC PRA 12 9/12/12 7 PRA Principe pratique: Chaque vérins est associé à un capteur de pression étalonné. 2 phases de fonctionnement: CHEC PRA 13 PRA Soulèvement : F1=F+f Descente : F2=F-f F1,F2: forces mesurées f : force de frottement Force recherchée: F= (F1+F2)/2 CHEC PRA 14 9/12/12 8 PRA Vérin piston : Exemple de courbe CHEC PRA ! 15 PRA Exploitation: La répartition des descentes de charge entre ligne d’appui sont fonctions du gradient thermique.  Mesure du gradient thermique lors des pesées. La mesure sur 24H permet de trouver la relation entre R.A et gradient  R.A pour un gradient nul. CHEC PRA 16 9/12/12 9 PRA Conditions d’utilisation de la méthode N précision des mesures : 1% sur culée (0,1 % sur appui intermédiaire) et 4% entre AA d’une même ligne N hauteur libre sous le tablier ( au moins 150 mm) pour pouvoir mettre en place le matériel N surface d ’appui suffisante N résistance suffisante du tablier dans la zone d ’appui des vérins N absence sur l ’ouvrage de dispositions incompatibles avec les manœuvres de soulèvement CHEC PRA 17 PRA CHEC PRA Libération des mouvements sur appui : N joints de chaussée, garde-corps, glissière, barrières N Passage de réseau : câbles, conduites, caniveaux… N etc 18 9/12/12 10 PRA Précautions/recommandations: - Vérifier la résistance du hourdis en absence de bossage de vérinage. - S’assurer : - d’une poussée parfaitement verticale (utilisation de coupelle, calage) - (Ouvrage neuf) de la présence du joint de chaussée. - que les dispositifs de sécurités soient libres. - Prévoir la récupération des fuites hydrauliques. - Pesée hors circulation. CHEC PRA 19 PRA Double vérins plats CHEC PRA 20 9/12/12 11 PRA Vérin plat (Freyssinet) : Étalonnage sous presse Effort maximum 1000 t course 25 à 50 mm CHEC PRA ! 21 PRA Vérin à piston : CHEC PRA ! 22 9/12/12 12 PRA Vérin piston : Étalonnage sous presse Capacité 100, 200, 300 tonnes courses : plusieurs cm Combinaison adaptée à la RA Cales en acier CHEC PRA ! ! 23 PRA Capteur de déplacement LVDT : Capteur de déplacement potentiomètrique à fil : CHEC PRA 24 9/12/12 13 PRA CHEC PRA Sondes platine PT100 : mesure de la température 25 PRA MASTER2 IMRO PRA CHEC PRA 26 9/12/12 14 CHEC PRA 27 CHEC PRA 28 9/12/12 15 Pont Saint Jean à Bordeaux N Pont caisson 1963-1965 N 474 m de longueur totale N 6 travées : 67.76 m - 4 x 77.00 m - 67.76 m N Hauteur de tablier : 3,3 m 29 CHEC PRA Pont Saint Jean à Bordeaux 30 CHEC PRA Implantation des vérins 9/12/12 16 Pont Saint Jean à Bordeaux ! Capteur de pression Capteur de déplacement 31 CHEC PRA Pont Saint Jean à Bordeaux La valeur estimée de la descente de charge pour cette pesée est : 28720 kN ! 32 CHEC PRA 9/12/12 17 Pont Saint Jean à Bordeaux La valeur estimée de la descente de charge pour cette pesée est : 29620 kN 33 CHEC PRA Pont Saint Jean à Bordeaux La valeur estimée de la descente de charge pour cette pesée est : 29330 kN 34 CHEC PRA 9/12/12 18 Viaduc de Rochefort Montagne N Pont caisson construit en 1972 : – Trois travées : 49,82, 49 m – Hauteur variable de 2 à 5,30 m – Largeur utile : 10,34 m – 2 voies de circulation N Mise en service en juin 1972 N Épreuves en juin 1973 35 CHEC PRA Désordres constatés en 1975 N Ouverture de 7 joints en travée centrale – Les fissures règnent sur toute la largeur du hourdis et remonte dans les âmes jusqu’au niveau du hourdis supérieur : ouvertures 0,1 à 0,4 mm – Une fissure longitudinale existe à la liaison hourdis inférieur âme sur 6 voussoirs dans l ‘axe de la travée centrale : ouverture 2 à 3 mm 36 CHEC PRA 9/12/12 19 37 CHEC PRA FISSURE JOINT ZONE DE CLAVAGE FISSURE ÂME HOURDIS INFÉRIEUR 38 CHEC PRA 9/12/12 20 39 CHEC PRA Suites données N Restriction du niveau d’exploitation : limitation de tonnage 12 tonnes et interdiction aux convois exceptionnels N Investigations : – Inspection détaillée – Mesures d’extensométrie sous circulation et sous gradient thermique – PRA – Recalculs 40 CHEC PRA 9/12/12 21 Bilan des contraintes circulaire d’avril 1975 N Poids propre + précontrainte + superstructure 4 ,9 MPa N Redistribution par fluage et relaxation - 2,5 Mpa  Contrainte résiduelle à vide 2,4 MPa N Gradient thermique de 5°C : -2,2 MPa N Charges routières : - 4,7 Mpa  Contrainte minimale - 4,5 MPa 41 CHEC PRA Bilan des investigations N Fissurométrie : seuil d’alerte de variation d’ouverture fixé à 200 microns plusieurs fois dépassé N PRA : calcul = 173 t mesure = 211 t dépassement de 38 t soit 22 % N Gammagraphie : pas de défauts d’injection 42 CHEC PRA 9/12/12 22 Dimensionnement de la première réparation N Précontrainte additionnelle en travée centrale : 1000 t N Gradient thermique 5°C : 3,59 MN.m N Fluage : 4,05 MN.m N Injection de fissures transversales en travée centrale N Mise en place de tirants passifs verticaux + injection des fissures longitudinales à la jonction âme hourdis inférieur 43 CHEC PRA Suivi de l’ouvrage N Les joints transversaux ont fait l’objet d’un suivi bi-annuel par fissurométrie N Les joints ont continué à présenter des souffles anormaux : en travée centrale (150 microns) et en travée de rive (50 microns)  La réparation n’a pas atteint les objectifs prévus 44 CHEC PRA 9/12/12 23 Explications ?? N L’ouvrage est encastré « élastiquement » au moyen d’appuis dédoublés sur les têtes de piles N La précontrainte additionnelle n’a été appliquée qu’en travée centrale N Aucun renforcement n’a été effectué sur les travées de rive N L’ouvrage a continué à fluer N Les injections des fissures n’étaient pas correctement maîtrisées : moment de fissuration en travée centrale de 1 MN.m (moment de charge 10 MN.m) 45 CHEC PRA Dimensionnement de la deuxième réparation N Calcul en section fissurée avec modélisation complète de l’ouvrage : tablier, pile, appareils d’appui, fondation N On suppose que les contraintes « à vide » en fibre inférieure dans les zones fissurées sont nulles après injection N La précontrainte longitudinale sur l’ensemble de l’ouvrage est dimensionnée pour reprendre l’ensemble des charges ultérieures et notamment les surcharges 46 CHEC PRA 9/12/12 24 Deuxième réparation N Démontage de la précontrainte de renforcement de la première réparation N Injection des fissures de flexion sous chargement de la travée centrale N Précontrainte additionnelle : 8 câbles longitudinaux de 19 T 15 soit 2600 tonnes avec déviateurs N Goussets à la jonction inférieure des âmes et du hourdis inférieur N Replacement des tirants passifs verticaux d’accrochage du hourdis inférieur 47 CHEC PRA 48 CHEC PRA 9/12/12 25 Suites N Défauts sur les gaines N Mesures de souffle de fissures en travée centrale 49 CHEC PRA Fissuration des gaines 50 CHEC PRA 9/12/12 26 INSTRUMENTATION JOINT HOURDIS INFÉRIEUR Suivi de l’ouverture des joints 51 CHEC PRA CHEC PRA FIN 52 uploads/Ingenierie_Lourd/ chec-pra-dantec-2012-12-12-vf-document.pdf