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Université du Québec à Chicoutimi
MODULE D’INGÉNIERIE
Génie Civil
(6GIN333) Projet de conception en ingénierie
Rapport final
# Projet : 2010-204
Estimation de l’espérance de vie résiduelle des poutres
d’un pont en acier existant
Préparé par :
David Audy (AUDD 1707 8801)
Nicolas Guy (GUYN 0704 8306)
Pour :
Jean-François Laflamme, ing
Ministère des Transports du Québec
15 Avril 2011
CONSEILLER : Marc Savard, ing
COORDONNATEUR : Jacques Paradis, ing
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Approbation du rapport final pour diffusion
Nom du conseiller Marc Savard, ing
Date
Signature
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Remerciements
Nous tenons à exprimer nos sincères remerciements à l'ensemble du personnel du
module d’ingénierie du l’Université du Québec à Chicoutimi pour leur appui inconditionnel tout
au long du cheminement de ce projet.
Nous remercions particulièrement le responsable de projet, monsieur Marc Savard, qui a
dirigé ce projet, partagé ses connaissances et répondu à nos nombreuses questions techniques.
Nous remercions également monsieur Jean-François Laflamme pour nous avoir donné
l'opportunité de participer à un projet d’envergure tel que celui-ci. Un remerciement spécial
également à monsieur Danny Ouellet qui nous a permis d'avoir le matériel informatique
adéquat pour effectuer nos études de simulation sur le logiciel SolidWorks.
Finalement, pour tous ceux non mentionnés ci-haut, nous vous remercions tous pour
votre aide et de nous avoir aidés à évoluer dans la future profession d’ingénieur que nous
pratiquerons.
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Résumé
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iqu
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bje
ctif
s
Le pont sous étude a été construit i l y a une soixantaine d'années et comporte de nombreuses soudures ayant
des défauts importants. La problématique principale de ce projet est l ’incertitude entourant la fiabilité de ce
pont, considérant que les cycles de contrainte induits par le trafic routier local sont d’amplitude réduite et peu
élevé, comme l'indiquent les mesures acquises par le MTQ lors d'essais de chargement réalisés à l’automne
2009.
L’objectif principal est de concevoir une méthode de calcul permettant d'estimer l 'espérance de vie utile des
poutres principales de ce pont à partir :
des résultats d'essais de chargement.
d’un modèle SolidWorks qui permettra d’estimer le facteur de concentration de contrainte au siège des
soudures entre les contreventements et les poutres principales.
Rés
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alis
é Tout d’abord, nous avons pris connaissances des documents envoyés par le MTQ et une recherche
bibliographique des documents nécessaires a été réalisée. Le logiciel de modél isation SolidWorks nous a permis
de créer un modèle numérique représentatif du pont réel. Cependant, dû à la l imitation des ordinateurs en
terme de mémoire, nous avons décidé de faire une coupe d’une section du pont afin d’avoir un modèle plus
représentatif du comportement lors des études. Nous avons ensuite déterminé le pire cas de chargement à
l ’aide des données fournies et nous l ’avons placée sur la section du pont. À l 'aide de l’étude réalisée, nous avons
comparé les résultats avec ceux qui nous ont été transmis par le MTQ, ce qui nous a permis d’effectuer les
calculs nécessaires afin d’évaluer l’espérance de vie restante.
Rés
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clu
sio
ns
Le rapport final présente le nombre de cycles restant en fatigue selon le débit journalier moyen des
camions et le nombre d’années approximatives restantes de l’ouvrage avant le remplacement de celle-ci. Nos
recommandations pour ce projet sont d’effectués des inspections régulières par magnétoscopie aux endroits
critiques, c'est-à-dire à la jonction des contreventements et des poutres principales, plus précisément aux
endroits comportant des défauts de soudures importants.
En cas d'apparition de fissures détectables par magnétoscopie, nous recommandons de faire une
nouvelle étude afin de déterminer la réduction du poids maximum des camions pouvant circuler sur le pont et
de déterminer l’espérance de vie restante de la structure.
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Table des matières
Remerciements .................................................................................................................................. 3
Résumé .............................................................................................................................................. 4
I Introduction ................................................................................................................................ 8
Figure1 : Représentation générale d’un défaut dans la soudure au niveau d’un contreventement .... 8
II Présentation du projet ................................................................................................................. 9
II.1 Description de l’entreprise.................................................................................................... 9
II.2 Description de l’équipe de travail .......................................................................................... 9
II.3 Problématique et état de l’art reliés au projet........................................................................ 9
II.4 Objectifs généraux et spécifiques du projet ......................................................................... 10
III Aspects techniques et éléments de conception relatifs au projet.................................................. 11
III.1 Modélisation du pont sur SolidWorks (T1) ................................................................................ 11
Figure 1 : Poutre WF36x182 ....................................................................................................... 11
Figure 2 : Entretoises S10x25.4 ................................................................................................... 11
Figure 3 : Dalle de béton du pont (55 MPa) ................................................................................. 12
Figure 4 : Contreventement 1 ..................................................................................................... 12
Figure 5 : Contreventement 2 ..................................................................................................... 13
Figure 6 : Contreventement 2 réel .............................................................................................. 13
Figure 7 : Pont sans les entretoises et la dalle de béton................................................................ 14
Figure 8 : Pont sans la dalle de béton .......................................................................................... 14
Figure 9 : Assemblage du pont.................................................................................................... 15
Figure 10 : Assemblage complet du pont incluant les piliers ......................................................... 15
III.2 Analyse du modèle et étude (T2) ............................................................................................ 16
Figure 11 : Coupe d'une section de 8 mètres du tablier (27@35 m) .............................................. 17
III.2.1 Localisation des points d’inflexion ........................................................................................ 17
Figure 12 : Localisation des points d’inflexion à l’aide de Beam 2.0 pour vérification ..................... 18
Figure 13 : SAP 2000 (Chargement distribué uniformément) ........................................................ 18
Figure 14 : Localisation des points d'inflexion sur le plan d’ensemble (2008) ................................. 18
Figure 15 : SAP 2000 (Diagramme des moments fléchissant) ........................................................ 19
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Figure 16 : SAP 2000 (Localisation des points d'inflexion) ............................................................. 19
III.2.2 Analyse du segment entre les deux points d’inflexion............................................................ 20
Figure 17 : Vue du sous modèle de 13 mètres ............................................................................. 20
Figure 18 : Emplacement des camions sur le tablier ..................................................................... 20
Figure 19 : Localisation de la contrainte maximale ....................................................................... 21
Figure 20 : Emplacement sur le contreventement (Position à 29 550 mm) .................................... 21
III.3.1 Interprétation des résultats afin d’obtenir les cas de chargements sur le pont (T3) .................. 22
Figure 21 : Position des jauges sur la vue en plan du pont (localisation des sections de mesure)..... 22
Figure 22 : Emplacement des jauges sur la section 1 (Déformations longitudinales)....................... 23
Figure 23 : Emplacement des jauges sur la section 2 (Déformations longitudinales sur les
entretoises)............................................................................................................................... 23
Figure 24 : Emplacement des jauges sur la section 3 (Déformations longitudinales sur les poutres
près des raidisseurs) .................................................................................................................. 24
Figure 25 : Vue en plan des positions d'arrêt ............................................................................... 24
Tableau 1 : Localisation des points d'arrêt pour les essais statiques .............................................. 24
Figure 26 : Localisation transversale des trajectoires empruntées par les camions......................... 25
Figure 29 : Gabarits des camions servant aux essais statiques et pseudo statiques ........................ 26
Figure 30 : Déformations induites par 1 camion trajectoire A (essais statiques) ............................. 27
Figure 31 : Déformations induites par 1 camion trajectoire C (essais statiques)............................ 27
Figure 32 : Déformations induites par 1 camion trajectoire A (essais pseudo statiques) ................ 28
Figure 33 : Déformations induites par 1 camion trajectoire B (essais pseudo statiques)................. 28
Figure 34 : Déformations induites par 1 camion trajectoire C (essais pseudo statiques)................. 29
Figure 35 : Déformations induites par 2 camions trajectoire AA (essais pseudo statiques) ............. 29
Figure 36 : Déformations induites par 2 camions trajectoire BB (essais pseudo statiques) ............. 30
Figure 37 : Déformations induites par 2 camions trajectoire CC (essais pseudo statiques) ............. 30
Figure 38 : Déformations induites par 2 camions trajectoire AC (essais pseudo statiques) ............. 31
Figure 39 : Déformations induites par 2 camions trajectoire AA (essais statiques)......................... 31
Figure 40 : Déformations induites par 2 camions trajectoire CC (essais statiques) ......................... 32
Figure 41 : Déformations induites par 2 camions trajectoire AC (essais statiques) ......................... 32
Figure 42 : 1 Camion Trajectoire A Statique (Contraintes) ............................................................ 33
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Figure 43 : 1 Camion Trajectoire C Statique (Contraintes)............................................................. 33
Figure 44 : 1 Camion Trajectoire A pseudo statique (Contraintes) ................................................. 34
Figure 45 : 1 Camion Trajectoire B pseudo statique (Contraintes) ................................................. 34
Figure 46 : 1 Camion Trajectoire C pseudo statique (Contraintes) ................................................. 35
Figure 47 : 2 Camions Trajectoire AA pseudo statique (Contraintes) ............................................. 35
Figure 48 : 2 Camions Trajectoire BB pseudo statique (Contraintes).............................................. 36
Figure 49 : 2 Camions Trajectoire CC pseudo statique (Contraintes).............................................. 36
Figure 50 : 2 Camions Trajectoire AC pseudo statique (Contraintes).............................................. 37
Figure 51 : 2 Camions Trajectoire AA statique (Contraintes) ......................................................... 37
Figure 52 : 2 Camions Trajectoire CC statique (Contraintes).......................................................... 38
Figure 53 : 2 Camions Trajectoire AC statique (Contraintes) ......................................................... 38
III.3.2 Calcul et interprétation des résultats afin d’obtenir la durée de vie restante du pont (T3) ........ 39
Figure 54 : Gabarit d'un CL-625................................................................................................... 39
Figure 56 : Panneaux «Limitation de poids» se situant aux entrées du pont .................................. 43
Tableau 3 : Comparaison des résultats ........................................................................................ 44
IV Bilan des activités ...................................................................................................................... 45
IV.1 Arrimage formation pratique/universitaire .......................................................................... 45
IV.2 Travail d’équipe ................................................................................................................. 45
IV.3 Respect de l’échéancier ...................................................................................................... 46
Tableau 4 : Explication des tâches du diagramme de GANTT ........................................................ 46
IV.4 Analyse et discussion.......................................................................................................... 47
Figure 57 : Établissement des courbes S-N d’un détail.................................................................. 49
Figure 58 : Méthode de contrôle par magnétoscopie ................................................................... 49
V Conclusions et recommandations ............................................................................................... 50
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I Introduction
Le pont sous étude a été construit il y a plus de soixante ans et comporte de nombreuses
soudures ayant des défauts importants. Des réparations majeures ont été apportées en 2008-
2009 par le Ministère des Transports du Québec pour améliorer son comportement tel que la
démolition de soudures, le remplacement de contreventements et l'installation de plaque pour
augmenter la rigidité de la structure. Ceci avait pour but d’augmenter la durée de vie du pont
qui a été initialement conçu pour une durée de 50 ans. La structure du pont est composée d’un
tablier formé d’une dalle de béton et trois poutres en acier reposant sur des piliers en béton.
Une couche d’enrobé bitumineux recouvre la dalle de béton du tablier et sert de surface de
roulement aux véhicules. La dalle de béton s’appuie sur des entretoises en acier qui sont
supportées par les poutres principales en acier. Quant à lui, le système de contreventement est
placé entre les poutres principales et reprend les charges séismiques et les charges de vent, en
plus de stabiliser les poutres principales contre le déversement. Finalement, il est à noter que
tout au long du projet, le béton utilisé dans nos calculs a une limite élastique de 55 MPa et
l’acier est de nuance G40.21 44W (300W).
Figure1 : Représentation générale d’un défaut dans la soudure au niveau d’un contreventement
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II Présentation du projet
II.1 Description de l’entreprise
Le Ministère des Transports du Québec (MTQ) a été créé le 12 septembre 1969 et
est responsable des politiques relatives aux transports et à la voirie. Son mandat
principal est d’assurer la mobilité des personnes et des marchandises sur le réseau
routier québécois qui doit être sécuritaire et efficace. De plus, la sécurité des usagers et
le développement du Québec font également partie de son mandat. Le ministre qui est à
la tête du pouvoir législatif est Monsieur Sam Hamad. Le pouvoir administratif quant à
lui est confié au sous-ministre, Monsieur Michel Boivin. Finalement, Monsieur André
Caron s’occupe de la direction générale de l’Est-du-Québec et Québec.
II.2 Description de l’équipe de travail
L’équipe de travail se composait de David Audy et Nicolas Guy, étudiants au
baccalauréat en génie civil à l'Université du Québec à Chicoutimi. Le conseiller attitré au
projet était Marc Savard, professeur au département de génie civil à l'Université du
Québec à Chicoutimi et le promoteur Jean-François Laflamme, ingénieur au ministère
des Transports du Québec.
II.3 Problématique et état de l’art reliés au projet
La problématique principale de ce projet est l’incertitude entourant la fiabilité de
ce pont qui aurait atteint sa durée de vie utile, malgré les cycles de contrainte induits par
le trafic routier local sont d’amplitude réduite et peu élevé, comme l'indiquent les
mesures acquises par le MTQ lors d'un essai de chargement réalisé en automne 2009.
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II.4 Objectifs généraux et spécifiques du projet
L’objectif principal est d'estimer l'espérance de vie utile des poutres de ce pont à partir
des résultats d'essais de chargement réalisés par le MTQ. Pour ce faire, il faut mettre au point
une méthode de calcul permettant l'estimation du nombre de cycles de chargement que les
poutres de ce pont peuvent tolérer avant le développement de fissures.
En fait, l’idée est d’estimer le nombre de cycles requis pour passer d’un défaut ayant une
taille égale au seuil de détection de l’inspection non destructive à la taille critique associée à la
résilience de l’acier de ce pont et au niveau de contrainte induite par le camion de fatigue à
l’endroit du détail considéré. Il faut ensuite construire à l'aide du logiciel de modélisation
SolidWorks, un modèle numérique représentatif du comportement de ce pont afin de
déterminer le facteur de concentration de contrainte.
Les objectifs fixés au début du projet ont été réalisés conformément à l’échéancier initial
malgré le fait que nous avons pris du retard pour la partie des études sur SolidWorks. En effet,
les ordinateurs à notre disposition n’étaient pas assez puissants pour générer le modèle
complet du pont, ce qui nous a amené à créer un modèle réduit d’une section du tablier. Nous
avons eu également des délais d’attente pour obtenir l’information manquante auprès du MTQ.
Ainsi, avec le modèle numérique et la détermination de la contrainte maximale associée
au cas de chargements des camions statiques, nous sommes en mesure de déterminer
l’espérance de vie résiduelle des poutres du pont et le nombre de cycles de sollicitations permis
avant la rupture.
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III Aspects techniques et éléments de conception relatifs au projet
III.1 Modélisation du pont sur SolidWorks (T1)
Nous avons tout d’abord modélisé les éléments de base du pont afin de créer le
modèle numérique SolidWorks en assemblage, c'est-à-dire :
Les poutres principales (WF36x182)
Figure 1 : Poutre WF36x182
Les entretoises qui soutiennent la dalle de béton du pont (S10x25.4)
Figure 2 : Entretoises S10x25.4
La dalle de béton. À noter qu’elle est transparente dans l’assemblage (Figure 12)
afin de bien visualiser les éléments à l’étude.
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12
Figure 3 : Dalle de béton du pont (55 MPa)
Le contreventement 1 est celui qui a été installé sur le pont en 1949 et est
toujours présent sur la structure. Certains de ces contreventements ont été
éliminés (18) en 2008 par le MTQ.
Figure 4 : Contreventement 1
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Le contreventement 2 a été installé en 1978 afin de rigidifier transversalement le
tablier du pont et permettre une meilleure distribution transversale des efforts.
Figure 5 : Contreventement 2
Figure 6 : Contreventement 2 réel
Le modèle du pont présenté sur les trois prochaines figures servira à déterminer
les facteurs de concentration de contrainte se situant au niveau de nos soudures
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qui sont à l’étude. On assemble les pièces à l’aide de la fonction de contrainte qui
permet de s’assurer qu’il y a continuité dans les éléments lors de l’étude qui sera
effectuée avec le module de simulation de SolidWorks.
Figure 7 : Pont sans les entretoises et la dalle de béton
Figure 8 : Pont sans la dalle de béton
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Figure 9 : Assemblage du pont
On assemble ainsi toutes les pièces créées pour générer la figure 10, nous avons
également inclue des piliers qui seront considérés comme infiniment rigides lors de la
simulation de l’étude statique.
Figure 10 : Assemblage complet du pont incluant les piliers
Il est à noter que nous avons négligé les barrières de protection sur les flancs de la dalle,
le revêtement bitumineux servant à la surface de roulement des véhicules et les conduits
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16
d’aqueduc dans le modèle numérique, ces éléments ayant une influence négligeable sur la
rigidité d’ensemble du pont.
III.2 Analyse du modèle et étude (T2)
Au début, nous avons décidé de modéliser l’ensemble du pont (voir figure 10). Ce
modèle n’a pu être exploité parce qu’il était trop lourd pour les ordinateurs à notre disposition
au laboratoire informatique du DSA. Nous avons alors décidé de démarrer le maillage sur un
ordinateur ayant plus de mémoire vive, mais le maillage prenait environ de quatre à cinq heures
avant d’être effectué. Par la suite, nous n’avons jamais été capables d’avoir une analyse statique
sur ce modèle, car cela aurait sans aucun doute pris quelques jours à compléter, ce qui était
inacceptable dans le cadre de ce projet.
Nous avons alors décidé de faire un sous modèle d’une section du tablier (voir figure 11)
du pont afin d’alléger la taille du modèle, de manière à obtenir nos résultats sachant bien que
nous perdions un peu de précision. De cette manière, le temps de calcul a été réduit à quelques
minutes, ce qui était satisfaisant. Le cas de chargement générant les contraintes les plus élevées
sur l’assemblage du pont sous étude est celui composé de 2 camions statique suivant la
trajectoire AC (Résultats obtenus à l’aide de la tâche T3). Pour pouvoir placer ce cas de
chargement sur le tablier, nous avons utilisé les plus petites extrusions possibles sur le tablier
qui est de 0.0001 mm comme on peut le voir sur la figure 18.
Cependant, notre première étude comportait une erreur majeure. C’est-à-dire que le
segment de 8 mètres sélectionné était aléatoire et des encastrements comme condition d’appui
sur SolidWorks, n’étaient pas réalistes, car un certain moment d’encastrement résiduel non
représentatif de la réalité apparaissait aux appuis .
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17
Figure 11 : Coupe d'une section de 8 mètres du tablier (27@35 m)
III.2.1 Localisation des points d’inflexion
Ceci nous a donc amenés à calculer les points d’inflexion des moments sur le segment
désiré (entre les deux appuis) car nous savons à l’aide des jauges de déformation que la plus
grande contrainte se situe @ 29 550 mm de l’extrémité du pont. Ainsi, lorsque les moments
sont égaux à zéro sur notre segment, nous serons en mesure de l’encastrer et de trouver les
contraintes (σx) désirées. Comme analyse initiale, nous avons décidé de placer le pont sur le
logiciel « Beam 2.0 » (voir figure 13) afin de donner un aperçu de la localisation des points
d’inflexion
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Figure 12 : Localisation des points d’inflexion à l’aide de Beam 2.0 pour vérification
Par la suite, nous avons modélisé le pont avec le logiciel « SAP 2000 » qui offre plus de
précision et qui permettra de trouver exactement la localisation des points d’inflexion. Nous
avons opté pour un chargement distribué uniformément d’une valeur de 100 KN/m (Figure 14).
L’intensité de ce chargement a été posée arbitrairement dû au fait qu’il n’a aucun impact sur la
localisation de ces points.
Figure 13 : SAP 2000 (Chargement distribué uniformément)
On remarque sur la figure 16 que les moments fléchissants ressemblent à ceux obtenus
sur le logiciel « Beam 2.0 » ce qui nous permet de vérifier nos résultats. On analyse ensuite
l’emplacement des points d’inflexion tel que montré à la figure 17. En posant, que l’origine est
le début du pont, c’est-à-dire l’endroit où le chainage débute (Côté Latterière), le premier point
d’inflexion entre les deux appuis se situe à 23.03 mètres (1) et le deuxième est à 36.29 mètres
(2), ce qui délimite notre sous modèle du pont à modéliser sur SolidWorks.
Figure 14 : Localisation des points d'inflexion sur le plan d’ensemble (2008)
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Figure 15 : SAP 2000 (Diagramme des moments fléchissant)
Figure 16 : SAP 2000 (Localisation des points d'inflexion)
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III.2.2 Analyse du segment entre les deux points d’inflexion
Ensuite, nous avons analysé le sous modèle d’environ 13 mètres en supposant que le
comportement du pont demeure en tout temps dans le domaine des contraintes élastiques.
Figure 17 : Vue du sous modèle de 13 mètres
Figure 18 : Emplacement des camions sur le tablier
À l’aide de l’outil de tracé (Sonde), nous trouvons la contrainte selon l’axe longitudinal à
l’endroit désirée. Nous avons étudié tous les emplacements des jauges afin de déterminer la
déformation induite la plus critique dans le pont (voir figure 22).
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Figure 19 : Localisation de la contrainte maximale
Figure 20 : Emplacement sur le contreventement (Position à 29 550 mm)
Finalement, nous avons déterminé que la contrainte maximale se trouvant à
l’emplacement recherché était de 36.4 MPa. Cette valeur nous servira à trouver le facteur de
concentration de contrainte dans cet assemblage.
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III.3.1 Interprétation des résultats afin d’obtenir les cas de chargements sur le pont (T3)
Pour l’étude des déformations aux endroits où les jauges ont été installées par le MTQ,
nous avons déterminé à l’aide des notes de chantier la localisation des camions tout au long de
l’essai (cas de chargement) sur le tablier du pont.
Pour chacune des positions d’arrêt des camions, la moyenne des mesures obtenue de chacune
des jauges a été calculée.
Figure 21 : Position des jauges sur la vue en plan du pont (localisation des sections de mesure)
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Figure 22 : Emplacement des jauges sur la section 1 (Déformations longitudinales)
Figure 23 : Emplacement des jauges sur la section 2 (Déformations longitudinales sur les entretoises)
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Figure 24 : Emplacement des jauges sur la section 3 (Déformations longitudinales sur les poutres près des raidisseurs)
Figure 25 : Vue en plan des positions d'arrêt
Tableau 1 : Localisation des points d'arrêt pour les essais statiques
Section 1 10.5 m
Section 2 18.3 m
Section 3 26.1 m
Section 4 30.6 m
Section 5 33.5 m
Section 6 38.4 m
Section 7 41.3 m
Section 8 49.1 m
Section 9 56.9 m
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Figure 26 : Localisation transversale des trajectoires empruntées par les camions
Nous avons ainsi déterminé les forces appliquées par les camions (Figure 25 et 26) à
chaque essieu. La force engendrée par le poids du camion au devant se distribue aux deux roues
tandis que celle du derrière se transmet aux quatre roues de l’essieu arrière.
Figure 27 : Caractéristiques du camion sur la trajectoire A (Bleu)
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Figure 28 : Caractéristiques du camion sur la trajectoire C (Gris)
La figure 29 représente les forces appliquées à chaque roue ainsi que le gabarit de
chaque camion.
Nous avons utilisé les données fournies par le MTQ afin de tracer les différentes
déformations pour chaque cas de chargement présenté dans les figures suivantes.
Un essai statique consiste à placer un camion d’essai à un endroit précis sur le pont afin
de récolter les déformations engendrées par ce chargement.
Un essai pseudo statique consiste à faire avancer des camions test à faible vitesse pour
Figure 29 : Gabarits des camions servant aux essais statiques et pseudo statiques
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récolter des données de déformation qui seront utiles lors de l’analyse pour déterminer la
réaction de la structure sous étude.
Figure 30 : Déformations induites par 1 camion trajectoire A (essais statiques)
Figure 31 : Déformations induites par 1 camion trajectoire C (essais statiques)
-150
-100
-50
0
50
100
150
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Dé
form
atio
ns
[μm
]
Distance (en millimètres)
1 Camion Trajectoire A Statique
T3S1P1B
T3S1P1H
T3S1P2B
T3S1P2H
T3S1P3B
T3S1P3H
PILE3_CONT_P1
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Dé
form
atio
ns
[μm
]
Distance (en millimètres)
1 Camion Trajectoire C Statique
T3S1P1B
T3S1P1H
T3S1P2B
T3S1P2H
T3S1P3B
T3S1P3H
PILE3_CONT_P1
PILE3_CONT_P2
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28
Figure 32 : Déformations induites par 1 camion trajectoire A (essais pseudo statiques)
Figure 33 : Déformations induites par 1 camion trajectoire B (essais pseudo statiques)
-150
-100
-50
0
50
100
150
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Dé
form
atio
ns
[μm
]
Distance (en millimètres)
1 Camion Trajectoire A pseudo statique
T3S1P1B
T3S1P1H
T3S1P2B
T3S1P2H
T3S1P3B
T3S1P3H
PILE3_CONT_P1
PILE3_CONT_P2
PILE3_CONT_P3
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Dé
form
atio
ns
[μm
]
Distance (en millimètres)
1 Camion Trajectoire B pseudo statique
T3S1P1B
T3S1P1H
T3S1P2B
T3S1P2H
T3S1P3B
T3S1P3H
PILE3_CONT_P1
PILE3_CONT_P2
PILE3_CONT_P3
Université du Québec à Chicoutimi Département des Sciences Appliquées
Module d’ingénierie
29
Figure 34 : Déformations induites par 1 camion trajectoire C (essais pseudo statiques)
Figure 35 : Déformations induites par 2 camions trajectoire AA (essais pseudo statiques)
-150
-100
-50
0
50
100
150
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Dé
form
atio
ns
[μm
]
Distance (en millimètres)
1 Camion Trajectoire C pseudo statique
T3S1P1B
T3S1P1H
T3S1P2B
T3S1P2H
T3S1P3B
T3S1P3H
PILE3_CONT_P1
PILE3_CONT_P2
PILE3_CONT_P3
T3EB
-150
-100
-50
0
50
100
150
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Dé
form
atio
ns
[μm
]
Distance (en millimètres)
2 Camions Trajectoire AA pseudo statique
T3S1P1B
T3S1P1H
T3S1P2B
T3S1P2H
T3S1P3B
T3S1P3H
PILE3_CONT_P1
PILE3_CONT_P2
PILE3_CONT_P3
T3EB
Université du Québec à Chicoutimi Département des Sciences Appliquées
Module d’ingénierie
30
Figure 36 : Déformations induites par 2 camions trajectoire BB (essais pseudo statiques)
Figure 37 : Déformations induites par 2 camions trajectoire CC (essais pseudo statiques)
-150
-100
-50
0
50
100
150
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Dé
form
atio
ns
[μm
]
Distance (en millimètres)
2 Camions Trajectoire BB pseudo statique
T3S1P1B
T3S1P1H
T3S1P2B
T3S1P2H
T3S1P3B
T3S1P3H
PILE3_CONT_P1
PILE3_CONT_P2
PILE3_CONT_P3
T3EB
T3EH
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Dé
form
atio
ns
[μm
]
Distance (en millimètres)
2 Camions Trajectoire CC pseudo statique
T3S1P1B
T3S1P1H
T3S1P2B
T3S1P2H
T3S1P3B
T3S1P3H
PILE3_CONT_P1
PILE3_CONT_P2
PILE3_CONT_P3
T3EB
Université du Québec à Chicoutimi Département des Sciences Appliquées
Module d’ingénierie
31
Figure 38 : Déformations induites par 2 camions trajectoire AC (essais pseudo statiques)
Figure 39 : Déformations induites par 2 camions trajectoire AA (essais statiques)
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Dé
form
atio
ns
[μm
]
Distance (en millimètres)
2 Camions Trajectoire AC pseudo statique
T3S1P1B
T3S1P1H
T3S1P2B
T3S1P2H
T3S1P3B
T3S1P3H
PILE3_CONT_P1
PILE3_CONT_P2
PILE3_CONT_P3
T3EB
-150
-100
-50
0
50
100
150
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Dé
form
atio
ns
[μm
]
Distance (en millimètres)
2 Camions Trajectoire AA statique
T3S1P1B
T3S1P1H
T3S1P2B
T3S1P2H
T3S1P3B
T3S1P3H
PILE3_CONT_P1
PILE3_CONT_P2
PILE3_CONT_P3
T3EB
Université du Québec à Chicoutimi Département des Sciences Appliquées
Module d’ingénierie
32
Figure 40 : Déformations induites par 2 camions trajectoire CC (essais statiques)
Figure 41 : Déformations induites par 2 camions trajectoire AC (essais statiques)
Nous avons ensuite déterminé les valeurs maximales et minimales pour chaque cas de
chargement ce qui nous a permis ensuite de tracer les graphiques ci-dessous montrant les
contraintes maximum et minimum en fonction de la position des camions sur le pont. Nous
avons adopté une valeur de 210 000 MPa pour le module d’élasticité de l’acier. Pour obtenir les
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Dé
form
atio
ns
[μm
]
Distance (en millimètres)
2 Camions Trajectoire CC statique
T3S1P1B
T3S1P1H
T3S1P2B
T3S1P2H
T3S1P3B
T3S1P3H
PILE3_CONT_P1
PILE3_CONT_P2
PILE3_CONT_P3
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Dé
form
atio
ns
[μm
]
Distance (en millimètres)
2 Camions Trajectoire AC statique
T3S1P1B
T3S1P1H
T3S1P2B
T3S1P2H
T3S1P3B
T3S1P3H
PILE3_CONT_P1
PILE3_CONT_P2
PILE3_CONT_P3
Université du Québec à Chicoutimi Département des Sciences Appliquées
Module d’ingénierie
33
contraintes à partir des déformations, il suffit de multiplier les déformations par le module
d’élasticité.
Figure 42 : 1 Camion Trajectoire A Statique (Contraintes)
Figure 43 : 1 Camion Trajectoire C Statique (Contraintes)
-3,00E+07
-2,00E+07
-1,00E+07
0,00E+00
1,00E+07
2,00E+07
3,00E+07
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Co
ntr
ain
tes
(MP
a)
Distance (en millimètres)
1 Camion Trajectoire A Statique
σ max
σ min
-3,00E+07
-2,00E+07
-1,00E+07
0,00E+00
1,00E+07
2,00E+07
3,00E+07
4,00E+07
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Co
ntr
ain
tes
(MP
a)
Distance (en millimètres)
1 Camion Trajectoire C Statique
σ max
σ min
Université du Québec à Chicoutimi Département des Sciences Appliquées
Module d’ingénierie
34
Figure 44 : 1 Camion Trajectoire A pseudo statique (Contraintes)
Figure 45 : 1 Camion Trajectoire B pseudo statique (Contraintes)
-3,00E+07
-2,00E+07
-1,00E+07
0,00E+00
1,00E+07
2,00E+07
3,00E+07
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Co
ntr
ain
tes
(MP
a)
Distance (en millimètres)
1 Camion Trajectoire A pseudo statique
σ max
σ min
-2,00E+07
-1,50E+07
-1,00E+07
-5,00E+06
0,00E+00
5,00E+06
1,00E+07
1,50E+07
2,00E+07
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Co
ntr
ain
tes
(MP
a)
Distance (en millimètres)
1 Camion Trajectoire B pseudo statique
σ max
σ min
Université du Québec à Chicoutimi Département des Sciences Appliquées
Module d’ingénierie
35
Figure 46 : 1 Camion Trajectoire C pseudo statique (Contraintes)
Figure 47 : 2 Camions Trajectoire AA pseudo statique (Contraintes)
-3,00E+07
-2,00E+07
-1,00E+07
0,00E+00
1,00E+07
2,00E+07
3,00E+07
4,00E+07
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Co
ntr
ain
tes
(MP
a)
Distance (en millimètres)
1 Camion Trajectoire C pseudo statique
σ max
σ min
-3,00E+07
-2,00E+07
-1,00E+07
0,00E+00
1,00E+07
2,00E+07
3,00E+07
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Co
ntr
ain
tes
(MP
a)
Distance (en millimètres)
2 Camions Trajectoire AA pseudo statique
σ max
σ min
Université du Québec à Chicoutimi Département des Sciences Appliquées
Module d’ingénierie
36
Figure 48 : 2 Camions Trajectoire BB pseudo statique (Contraintes)
Figure 49 : 2 Camions Trajectoire CC pseudo statique (Contraintes)
-3,00E+07
-2,00E+07
-1,00E+07
0,00E+00
1,00E+07
2,00E+07
3,00E+07
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Co
ntr
ain
tes
(MP
a)
Distance (en millimètres)
2 Camions Trajectoire BB pseudo statique
σ max
σ min
-3,00E+07
-2,00E+07
-1,00E+07
0,00E+00
1,00E+07
2,00E+07
3,00E+07
4,00E+07
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
Co
ntr
ain
tes
(MP
a)
Distance (en millimètres)
2 Camions Trajectoire CC pseudo statique
σ max
σ min
Université du Québec à Chicoutimi Département des Sciences Appliquées
Module d’ingénierie
37
Figure 50 : 2 Camions Trajectoire AC pseudo statique (Contraintes)
Figure 51 : 2 Camions Trajectoire AA statique (Contraintes)
-4,00E+07
-3,00E+07
-2,00E+07
-1,00E+07
0,00E+00
1,00E+07
2,00E+07
3,00E+07
4,00E+07
5,00E+07
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Co
ntr
ain
tes
(MP
a)
Distance (en millimètres)
2 Camions Trajectoire AC pseudo statique
σ max
σ min
-3,00E+07
-2,00E+07
-1,00E+07
0,00E+00
1,00E+07
2,00E+07
3,00E+07
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Co
ntr
ain
tes
(MP
a)
Distance (en millimètres)
2 Camions Trajectoire AA statique
σ max
σ min
Université du Québec à Chicoutimi Département des Sciences Appliquées
Module d’ingénierie
38
Figure 52 : 2 Camions Trajectoire CC statique (Contraintes)
Figure 53 : 2 Camions Trajectoire AC statique (Contraintes)
Nous constatons que la pire situation survient avec les déformations induites par
2 camions suivant la trajectoire AC. Ce résultat nous permet d’identifier le cas de
chargement à appliquer dans le modèle numérique SolidWorks.
-4,00E+07
-3,00E+07
-2,00E+07
-1,00E+07
0,00E+00
1,00E+07
2,00E+07
3,00E+07
4,00E+07
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Co
ntr
ain
tes
(MP
a)
Distance (en millimètres)
2 Camions Trajectoire CC statique
σ max
σ min
-4,00E+07
-3,00E+07
-2,00E+07
-1,00E+07
0,00E+00
1,00E+07
2,00E+07
3,00E+07
4,00E+07
5,00E+07
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
Co
ntr
ain
tes
(MP
a)
Distance (en millimètres)
2 Camions Trajectoire AC statique
σ max
σ min
Université du Québec à Chicoutimi Département des Sciences Appliquées
Module d’ingénierie
39
III.3.2 Calcul et interprétation des résultats afin d’obtenir la durée de vie restante du pont (T3)
À l’aide de l’étude de simulation (Analyse statique) SolidWorks, on détermine que
la contrainte maximale se trouvant à l’endroit sous étude (@ 29 550 mm) est de 36.4
MPa. On prend alors la contrainte que nous obtenons lors de nos essais de chargements
(37.4 MPa) et on la divise par celle de notre modèle :
Cependant, la norme sur les exigences relatives à la fatigue (Norme CAN/CSA-S6-
06) indique à l’article 10.17.2.2, que le facteur de concentration de contrainte devrait
être calculé comme le ratio de la contrainte maximale obtenu avec le modèle dans le
secteur de la soudure sur la contrainte maximale estimée à partir des mesures des
jauges. Alors, le facteur multiplicatif est de 0.52 et notre situation présente est un CL-
625 (62.5 Tonnes) ce qui nous donne :
Figure 54 : Gabarit d'un CL-625
Notre situation comporte des 10 roues (25 Tonnes), alors nos efforts que l’on désire
seront plutôt comme l’équation suivante :
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Module d’ingénierie
40
La contrainte maximum dans notre situation est de 37.4 MPa et celle minimum est de -
34.4 MPa. Il faut utiliser la formule ci-haut pour pondérer nos efforts pour le calcul en
fatigue. Notre amplitude des contraintes est donc égale à :
Il est à noter qu’on ne tient pas compte du fait que l'espacement entre les essieux du
CL-625 est différent de celui des camions d'essai.
Afin d’estimer l’espérance de vie d’une membrure fissurée, on utilise les équations
suivantes :
La loi de Paris décrit le taux de propagation d’une fissure et est donnée par
l’expression suivante :
[1]
Cette expression donne la «vitesse» ou le taux de propagation auquel se propage
une fissure. Le paramètre K est le facteur d’intensité de contrainte donné par
l’équation suivante :
[2]
On calcule le nombre de cycles correspondant à l’espérance de vie d’un détail en
intégrant l’équation *1+. On obtient l’équation suivante :
[3]
Où ai est la taille initiale du défaut.
da
a
ia aYWAda
a
ia KAN
f
m
f
m
1111
mKAdN
ad
aYWK
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Module d’ingénierie
41
L’intégration donne :
[4]
Avec
[5]
Considérant que la taille finale du défaut est relativement grande, l’équation *4+
devient :
[6]
Dans le cas de l’acier, des références (Rolfe et Barsom) recommandent A = 1,88 ×
10-12 et m = 3. Par ailleurs, le produit W Y peut être considéré constant (en première
approximation) et égal à :
2YW . À noter que le produit peut être
comparé avec les valeurs du tableau 2 en fonction de la catégorie de détail étudié. Dans
le cas de cette étude, il s’agit d’un détail de la catégorie C.
Tableau 2 : Constante pour une catégorie de détail
fi
m
a
aaaΔ
RN f
i
11
mYWA
R2
i
m
a
aaΔ
RN f
i
1
ia
R
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Module d’ingénierie
42
On estime la durée de vie résiduelle en faisant l’hypothèse qu’il existe un
défaut dont la taille initiale (a i) est égale au seuil de détection de la méthode
d’inspection non destructive utilisée soit la magnétoscopie dans le cas de ce pont. Notre
ai pour notre situation est égal à 2 mm.
L’espérance de vie EV (en années) peut être estimée avec l’équation suivante :
[7]
Où Nc est le nombre de cycles de sollicitation induits par le passage d’un véhicule
et DJMC est le débit journalier moyen de camions. Dans le cas d’une travée continue, on
peut prendre Nc = 1,4 ce qui est notre situation.
Calculs pour le camion de fatigue normalisé
La première étape est de déterminer le R (équation 5) :
Ensuite on détermine le nombre de cycles à l’aide de l’équation 6 :
√
Selon un rapport d’inventaire effectué en 2009 par le MTQ, le débit journalier
moyen annuel (DJMA) est de 1000 avec 7 % de camion. Le débit journalier moyen des
camions (DJMC) est donc de 70.
Avec cette information, nous sommes alors en mesure de calculer l’espérance de
vie restante du pont en nombre d’années (Équation 7).
c
a
a
NDJMC
NannéesEV
f
i
365)(
f
i
a
aN
Université du Québec à Chicoutimi Département des Sciences Appliquées
Module d’ingénierie
43
Calculs avec la limitation de poids
Cependant, on constate qu’il y a un panneau de limitation de poids interdisant le
passage aux camions dont le poids total en charge dépasse le poids maximal inscrit sur les
panneaux.
Figure 55 : Panneaux «Limitation de poids» se situant aux entrées du pont
Nous avons alors décidé de reprendre les calculs :
La norme sur les exigences relatives à la fatigue (Norme CAN/CSA-S6-06) indique
à l’article 10.17.2.2, que le facteur multiplicatif est de 0.52 lors des calculs en fatigue
tout comme pour le calcul du CL-625, notre situation du poids maximum est de 50 T
(voir figure 56) :
Notre situation comporte encore les camions tests (25 Tonnes), alors nos efforts que
l’ont considérera :
La contrainte maximum dans notre situation est de 37.4 MPa et celle minimum est de -
34.4 MPa. Il faut utiliser la formule ci-haut pour pondérer nos efforts pour le calcul en
fatigue. Notre amplitude des contraintes est donc égale à :
On détermine le nombre de cycles à l’aide de l’équation 6 :
Université du Québec à Chicoutimi Département des Sciences Appliquées
Module d’ingénierie
44
√
Selon un rapport d’inventaire effectué en 2009 par le MTQ, le débit journalier
moyen annuel (DJMA) est de 1000 avec 7 % de camion. Le débit journalier moyen des
camions (DJMC) est donc de 70 comme dans le calcul du CL-625.
Avec cette information, nous sommes alors en mesure de calculer l’espérance de
vie restante du pont en nombre d’années (Équation 7).
Tableau 3 : Comparaison des résultats
Norme : CL-625 (62,5 Tonnes) Limitation de poids à 50 Tonnes
Amplification des contraintes (MPa) 95.84 76.73
Nombre de cycles restants en fatigue 594 774 1 159 035
Espérance de vie restante (en années) 16.63 32.4
Université du Québec à Chicoutimi Département des Sciences Appliquées
Module d’ingénierie
45
IV Bilan des activités
IV.1 Arrimage formation pratique/universitaire
Tout au long de ce projet, plusieurs connaissances acquises lors de notre formation
universitaire ont été mises à contribution. Les notions des cours de résistance des matériaux,
mécanique des solides, méthode d’analyse des structures I et II, conception des charpentes en
acier et en béton et de technologie du béton. Le cours de conception assistée par ordinateur
(CAO) nous a donné une base pour pouvoir concevoir le modèle numérique, mais nous aurions
aimé avoir une formation supplémentaire pour le module de simulation d’étude, car cela nous a
causé de nombreuses pertes de temps. Malgré le fait que nous manquions de connaissances sur
le module de simulation du logiciel SolidWorks, cela nous a permis d’en apprendre davantage à
ce sujet en l’utilisant et en cherchant les ressources pour répondre au mieux à nos nombreux
questionnements. Nous croyons fermement que nous avons appris énormément de choses lors
de la réalisation de ce projet tant au point de vue académique qu’au niveau des connaissances.
IV.2 Travail d’équipe
Pour ce qui est du travail en équipe, cette partie s’est bien déroulée malgré les horaires
chargés de chaque membre de l’équipe. La communication entre les parties était adéquate et
les rencontres prévues hebdomadairement entre les membres ont été respectées. Nous avons
utilisé un logiciel intitulé «Drop Box» qui s’est avéré fort utile pour faire le partage des fichiers
du projet. Ce logiciel consiste à ce que les documents soit toujours à jour dans un répertoire
virtuel ce qui permet aux utilisateurs de se connecter et d’avoir la dernière version du fichier
avec lequel l’équipe travaille. On constate alors l’avancement du projet effectué par chacun des
membres. La difficulté majeure rencontrée dans ce projet est sans aucun doute le manque de
soutien pédagogique face à nos problèmes. Nous avons manqué de ressources à quelques
reprises ce qui nous a freinés sur le plan d’avancement du projet. Heureusement, cela n’a pas
eu d’impact sur les étapes prévues à l’échéancier. Les plans datés de 1948 fournies par le MTQ
étaient souvent illisibles et en système impérial, ce qui a causé une certaine problématique lors
Université du Québec à Chicoutimi Département des Sciences Appliquées
Module d’ingénierie
46
de la conception SolidWorks. Cependant, nous avons fait de notre mieux pour effectuer ce
projet au mieux de nos connaissances.
IV.3 Respect de l’échéancier
Nous avons apporté des modifications à l’échéancier initial que nous avons proposé, car
nous avons eu des imprévues. Une d’entre elles est la date de présentation qui était inconnue
lors de l’élaboration de l’échéancier. Nous l’avions admise le 20 Avril 2011 et elle a été devance
au 15 avril 2011. Ceci a eu pour effet de devancer l’échéancier d’une semaine. De plus, le
manque de performance des ordinateurs de l’université a fait retarder la tâche T3 qui est
l’étude SolidWorks, car comme mentionnés auparavant, le modèle numérique était trop gros
pour ce logiciel afin d’avoir des résultats dans des délais raisonnables. Finalement, le nombre
d’heures prévues pour ce projet a été grandement dépassé dû aux imprévus rencontrés lors de
la réalisation de celui-ci.
Tableau 4 : Explication des tâches du diagramme de GANTT
# Nom de la tâche Début Fin # d’heures 1 Familiarisation avec les plans
et documents
01-01-2011 23-01-2011 10
2 Conception SolidWorks 24-01-2011 25-02-2011 60
3 Analyse (Étude SolidWorks) 26-02-2011 05-03-2011 40
4 Calcul des efforts sur les jauges 07-03-2011 25-03-2011 20 5 Interprétation des jauges des
résultats 28-03-2011 09-04-2011 15
6 Analyse de la structure globale
afin de déterminer la durée de vie restante
28-03-2011 15-04-2011 15
7 Rédaction du rapport final et montage de la présentation
11-04-2011 15-04-2011 35
Total : 195
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Module d’ingénierie
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IV.4 Analyse et discussion
Au début de ce projet, nous avons modélisé le pont dans son intégralité en
représentant chaque élément individuellement. Cependant, étant donné que les plans
dataient de 1948, nous avons parfois du estimé des dimensions dans les anciens
contreventements ce qui a pu faire en sorte de ne pas représenter les pièces réelles du
pont dans le logiciel SolidWorks. Nous avons également posé une valeur arbitraire pour
la limite élastique du béton (55 MPa) et un module d’élasticité de 210 000 MPa pour
l’acier qui selon nous est plausible pour ce type de pont, car l’information était
manquante. Cette estimation peut avoir des légers impacts sur les résultats, car c’est
directement relié à la rigidité du tablier dans le modèle numérique. De plus, nous avons
omis le revêtement bitumineux qui rajoute du poids sur le tablier du pont ainsi que le
réseau d’aqueduc sur un coté du pont, le système d’éclairage et les gardes piétonniers .
Ces suppositions font en sorte que le modèle numérique n’est pas totalement semblable
à la réalité. Cependant, ces omissions ont un impact relativement faible sur le facteur de
concentration de contrainte.
Nous nous sommes ensuite rendu compte que nous n’étions pas en mesure
d’effectuer une étude avec le modèle du pont au complet puisque les ordinateurs du
DSA manquaient de performances pour effectuer cette tâche de grande envergure. Nous
avons ensuite décidé de faire une coupe à l’endroit où nous savions qu’il y aurait les
contraintes maximum mais nous nous sommes vite rendu compte que cette coupe
comportait trop d’erreurs sur nos résultats lors de l’encastrement de celle-ci.
Nous avons déterminé l’endroit précis où il y avait la contrainte maximale pour
calculer les points d’inflexion se trouvant à proximité (voir figure 12) afin de délimiter le
sous modèle du pont. Les endroits d’encastrements étaient alors déterminés, la coupe
se situe de 23.03 mètres à 36.29 mètres. En appliquant les efforts induits par les deux
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camions test sur la section 5 suivant la trajectoire AC, nous avons été en mesure de
trouver le facteur de concentration de contrainte.
Nous avons ensuite utilisés les formules du manuel «Fatigue Primer» et celles de
la documentation du MTQ afin de déterminer l’espérance de vie et le nombre de cycles
restants en fatigue (voir la tâche T3). Nous avons alors fait nos calculs selon le gabarit
d’un CL-625 (Camion utilisé dans les normes du MTQ) qui emprunterait le pont ce qui
nous a donné une amplification des contraintes de 95.84 MPa, 594 774 cycles restants
en fatigue et une espérance de vie restante de 16.63 années.
Cependant, les gens du milieu nous ont informés que le pont est beaucoup utilisé
par les camions lourds, lors des périodes de gel-dégel. En effet, ceux-ci veulent éviter la
balance installé à proximité, ce qui peut faire en sorte d’augmenter le DJMC et donc de
diminuer le nombre de cycles restants. En pensant à cette situation, nous nous sommes
rappelé qu’il y a un panneau de limitation de poids aux entrées du pont, ce qui limite en
termes de poids les camions qui empruntent le pont. Ceci aurait alors tendance à
augmenter le nombre de cycles restants et non d’augmenter l’amplification des
contraintes. En supposant qu’il n’y aura pas de camions contrevenants aux limitations
prescrites sur le panneau de signalisation dans nos calculs, nos résultats indiquent qu’un
camion pesant 50 tonnes au maximum, tel qu’affiché sur le panneau, engendrerait une
amplification des contraintes de 76.73 MPa, 1 159 035 cycles restants en fatigue et une
espérance de vie restante de 32.4 années.
En prenant compte que le pont est en service depuis 1950 et ce malgré qu’il y a
eu de nombreuses réparations effectuées afin d’améliorer son comportement et son
espérance de vie, nos estimations d’espérance de vie en fatigue comporte une variabilité
selon une distribution normal qui est représenter sur la Courbe S-N (voir figure 57). Cette
réalité a tendance à sous-estimer notre espérance de vie calculée en prenant la valeur la
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plus conservatrice se situant à gauche sur la distribution normale, tel que proposé par la
norme de calcul.
Figure 56 : Établissement des courbes S-N d’un détail
Alors, si le contrôle de détection des fissures à l’aide de la méthode de
magnétoscopie ne donne aucun résultat, cela signifie que l’espérance de vie restante du
pont est vraisemblablement supérieure à 32.4 années. C’est-à-dire qu’à partir du
moment où il y aura des fissures de deux millimètres, l’espérance de vie restante sera
réduite à 32.4 années.
Figure 57 : Méthode de contrôle par magnétoscopie
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V Conclusions et recommandations
Pour conclure, toutes les tâches ont été effectuées selon l’échéancier modifié qui nous a
permis d’atteindre les objectifs initiaux. La partie de conception sur le logiciel SolidWorks a pris
un peu plus de temps que prévu mais nous avons été toutefois en mesure d’acquérir les
résultats souhaités.
À l’aide des calculs présentés ci-haut, nous avons déterminés que l’espérance de vie
résiduelle des poutres en acier du pont est d’environ 32.4 années (1 159 035 cycles) selon le
DJMC observé par le MTQ qui est de 7 % de camions du DJMA. Cependant, il faut noter que le
DJMC observé peut-être biaisé car plusieurs camions, dépanneuses, véhicules de transport
d’équipement, véhicules-outils et véhicules dont la remorque ou la semi-remorque a plus de 10
m de longueur contourne le site de contrôle prévu pour le secteur afin d’éviter les vérifications
exigibles. Cela se produit plus précisément lors des périodes de gel-dégel et a donc un impact
qui résulte directement sur l’espérance de vie restante du pont.
Nos recommandations pour ce projet sont d’effectuer des inspections régulières par
magnétoscopie aux endroits critiques, c'est-à-dire à la jonction des contreventements et des
poutres principales, plus précisément aux endroits comportant des défauts de soudures
importants.
En cas d'apparition de fissures détectables par magnétoscopie, nous recommandons de
faire une nouvelle étude afin de recommander la réduction du poids maximum des camions
pouvant circuler sur le pont car à partir du moment où il y a des fissures de 2 mm, la durée de
vie restante du pont est d’environ 32.4 années.
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