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Ponts et passerelles en acier inoxydable Qu’est-ce que l’inox? L’acier inoxydab

Ponts et passerelles en acier inoxydable Qu’est-ce que l’inox? L’acier inoxydable est un alliage de fer, de chrome et, éventuellement, d’autres composants comme le nickel ou le molybdène. C’est le chrome qui rend l’acier inoxydable. En effet, en réagissant avec l’oxygène, il crée en surface de l’inox une fine couche passive autoprotectrice qui se régénère spontanément en cas de détérioration. Les autres éléments d’alliage (le molybdène en particulier) améliorent encore cette résistance à la corrosion. Suivant les composants qui le constituent et leurs pourcentages relatifs, l’inox se décline en plus de cent nuances classées en plusieurs grandes familles que l’on retrouve dans la norme européenne EN 10088. Ainsi, l’inox est ferritique, austénitique, austéno-ferritique, ou encore martensitique. À chaque famille correspondent des caractéristiques mécaniques spécifiques – telles que le degré de dureté, la limite d’élasticité, la résistance à la rupture, la capacité d’allongement, etc. Ces caractéristiques sont déterminantes dans le choix d’une nuance pour une application ou une autre. La famille des inox austénitiques est la plus utilisée et représente encore aujourd’hui près de 70 % de la production des inox. Cependant, avec la fluctuation des cours du nickel notamment mais aussi du molybdène, la famille des austéno- ferritiques, moins riche en alliages, se développe. Elle offre aujourd’hui une qualité équivalente voire supérieure en termes de résistance à la corrosion et sa supériorité en termes de performances mécaniques en fait un matériau particulièrement compétitif sur le marché des ponts et passerelles. De la liane à l’inox La construction de ponts pour franchir une rivière ou un ravin, pour relier les deux rives d’un fleuve, les deux versants d’une vallée ou encore deux quartiers d’une même ville remonte à des temps très anciens. Les premiers ont été réalisés à l’aide de lianes, de troncs d’arbre, de dalles de pierre. Dès l’Antiquité, des ponts en bois permettent d’expérimenter diverses formes. Viennent ensuite les ponts en pierre qui ont pour avantage de mieux résister au feu. À l’ère industrielle, l’utilisation du fer puis de l’acier permet peu à peu d’envisager des franchissements plus audacieux. De nouvelles techniques sont développées telle la suspension. À la fin du XVIIIe siècle, le Coalbrookdale bridge en Angleterre inscrit le fer dans l’histoire des ponts. Plus tard, le Golden Gate bridge, achevé en 1937, qui traverse la baie de San Francisco et franchit près de 2 kilomètres, marque le record longtemps inégalé du plus grand pont suspendu du monde. Le recours à l’acier pour la construction des ouvrages d’art s’est généralisé mais celui à l’acier inoxydable est relativement récent, de dix à quinze ans. Au départ, surtout utilisé pour ses propriétés anti corrosives dans les éléments de sécurité – garde-corps, mains courantes… – l’inox se retrouve désormais dans des éléments de structure, que ce soit au niveau du tablier – sous formes de poutres et de profils reconstitués soudés (PRS), de tirants –, ou dans les systèmes de suspension – sous formes de haubans, de câbles et de mâts. Il est également présent en armature du béton. Passerelle Pùnt da Suransuns Il n’y a pas un acier inoxydable mais plusieurs familles d’aciers inoxydables qui elles-mêmes se déclinent en plusieurs nuances. À chaque famille ses propriétés et à chaque nuance ses spécificités qu’il convient d’apprécier en fonction du type d’ouvrage, de sa conception et de l’environnement dans lequel il s’intègre. Quelles nuances pour un ouvrage d’art ? Le choix de la nuance est conditionné par le degré d’agressivité de l’atmosphère et par les caractéristiques mécaniques – limite d’élasticité et limite de rupture notamment. Plus l’atmosphère est agressive, chargée en chlorure par exemple, plus grande doit être la résistance de l’acier à la corrosion. ponts et passerelles en inox Plus la portée du pont est importante, plus l’exigence en termes de performances mécaniques est élevée. Les aciers inoxydables utilisés pour les ponts et passerelles appartiennent essentiellement à deux familles d’inox: celles des austénitiques et des austéno-ferritiques, appelés aussi duplex, qui conjuguent une excellente résistance à la corrosion et de hautes performances mécaniques. Plus rarement et pour des applications spécifiques, certaines nuances de la famille des inox ferritiques sont utilisées. Passerelle des Courtils sur le canal d’Orléans à Chécy Les inox en application ponts et passerelles Passerelle des Courtils sur le canal d’Orléans à Chécy, France, 2004 ■ IIII Passerelle en arc, poutres reconstituées soudées (PRS) en inox 316L (1.4404) ■ IIII Entretien réduit La passerelle piétonne des Courtils qui relie le chemin de halage du canal à Chécy est double en réalité : l’une, droite en acier galvanisé, passe au-dessus du Cens et l’autre, en acier inoxydable, s’arque au-dessus du canal d’Orléans. La deuxième comprend deux arcs préfabriqués en atelier : des PRS en U réalisées en tôles d’acier inoxydable 316L (1.4404) de 12 mm d’épaisseur, assemblées par soudure. Les arcs sont reliés par des poutres caisson triangulaire en tôle de 3 mm d’épaisseur sur lesquelles sont fixés des caillebotis. L’emploi de l’inox est justifié par la garantie d’une exploitation sans entretien. Architectes: Espace / Brigit de Kosmi Bureau d’études: Terrell Rooke associés / Zbigniew Koszut ing. Charpentier métallique: OMS Maître d’ouvrage: Communauté de communes de l’agglomération orléanaise Tableau des nuances adaptées aux utilisations ponts et passerelles, classées selon leur degré de résistance à la corrosion Norme européenne norme US / ASTM Famille Résistance à un milieu 1.4462 S32205 duplex très agressif (marin et industriel) 1.4404 316L austénitique très agressif 1.4401 316 austénitique agressif à très agressif 1.4362 S32304 duplex agressif 1.4062 S32202 duplex agressif à peu agressif 1.4307 304L austénitique peu agressif 1.4301 304 austénitique peu agressif 1.4618 17-4Mn austénitique peu agressif 1.4003 ferritique doux 1.4017 ferritique doux Pont de Cala Galdana à Minorque, Espagne, 2005 ■ IIII Pont routier à deux arcs auto-ancrés en inox duplex 2205 (1.4462) ■ IIII Innovation technologique et durabilité La longueur de l’ouvrage est de 55 m pour une portée libre de 45 m. Il comprend deux voies routières de 3,5 m de large chacune et 2 m de trottoir de part et d’autre. Deux arcs parallèles avec un tablier intermédiaire constituent la structure principale, entièrement réalisée en tôle d’inox duplex 2205 (1.4462) de 10 à 25 mm d’épaisseur suivant les éléments. Les arcs réalisés en caisson triangulaire avec âme centrale s’élèvent jusqu’à 6 m de hauteur. Ils sont liés aux deux poutres caisson rectangulaire longitudinales du tablier. Les pièces de l’ossature ont été assemblées en éléments de structure puis acheminées en huit tronçons sur le site pour être soudés en place. Le grenaillage des surfaces assure l’aspect de finition. Outre l’atmosphère saline qui commande un matériau résistant à la corrosion, le choix de l’inox répond à la fois aux critères de respect de l’environnement, de grande durabilité, d’entretien minimal et de symbole technologique. Conception: Pedelta Constructeur métallique: Ascamon Maître d’ouvrage: Consell Insular de Menorca Pont de Cala Galdana à Minorque 2 /3 Coupe transversale Élévation Pont Waldeck-Rousseau à Saint-Brieuc, France, 1998 ■ IIII Pont routier urbain, tablier à structure caisson en inox 316L (1.4404) et 304 (1.4301) ■ IIII Coût d’entretien réduit, résistance à la corrosion C’est l’un des premiers ponts routiers, si ce n’est le premier, dont la structure est en acier inoxydable. D’une largeur de 18 m pour une portée de 40 m, il est composé d’une travée centrale en inox, bordée par deux travées en béton armé et recouvert d’asphalte. La structure est conçue comme un coussin en acier, tendu en travers de la rue dont la double courbure permet d’obtenir une inertie maximale au centre. Les tôles extérieures, plus exposées, sont en inox 316L (1.4404) alors que l’intérieur du tablier est en inox 304 (1.4301). Tous les éléments en acier ont été assemblés par soudure. La résistance de l’inox à la corrosion a été un facteur déterminant dans le choix de ce matériau ainsi que la perspective d’économies substantielles d’entretien. Architectes: Jean Guervilly (DGB) Bureau d’études :Groupe Alto/Marc Malinowsky ing. Constructeur métallique: Saint-Malo Naval Maître d’ouvrage: ville de Saint-Brieuc Les inox austénitiques Ils comprennent du nickel et/ou du manganèse et/ou du molybdène. C’est là que l’on trouve les alliages les plus riches en nickel (jusqu’à 13 %) qui améliore la résistance à la corrosion dite caverneuse et rend l’inox plus ductile. Les nuances les plus utilisées dans le segment de marché qui nous intéresse ici sont les 304 (1.4301) et 316L (1.4404) mais l’on trouve aussi les 304L (1.4307) et 316 (1.4401). La nuance 17-4Mn (1.4618), un austénitique à bas nickel de la « série 200 » d’ArcelorMittal, convient également dans un environnement peu agressif. Toutes ces nuances ont des propriétés mécaniques proches avec, pour les bobines, une résistance mécanique Rm = 620 à 670 MPa et une limite d’élasticité Rp0,2 = 310-330 MPa et, pour les plaques, une résistance mécanique Rm = 500 à 600 MPa et une limite d’élasticité Rp0,2 = 200-250 MPa Le choix entre ces nuances se fait en fonction de l’environnement de l’ouvrage, notamment la qualité de l’atmosphère (pollution, air marin, cycle thermique, précipitation). Ainsi, dans un environnement rural, peu pollué, on pourra opter pour l’inox 17-4Mn (1.4618), alors qu’en bord de mer, on uploads/Ingenierie_Lourd/ ponts-et-passe-rel-les-en-acier-inoxydable.pdf