Journées techniques Ouvrages d’Art 2011actions-incitatives.ifsttar.fr/fileadmin/uploads/recherches/semin... · totales d’acier du pont 1982 Améliorer la durabilité des ponts

Les Plénières Journées Techniques Ouvrages d’Art 20 11

Jacques BerthellemyPage 1/35

Cécile MANUELLI / Dillinger Hütte GTSJacques BERTHELLEMY / Sétra

30 juin 2011

Journ ées techniques Ouvrages d ’Art 2011

MarseilleMarseille

Mercredi 29 et Jeudi 30 juinMercredi 29 et Jeudi 30 juin



Durabilité des ponts métalliques

Intérêt des tôles PL profilées en long

• Les guides récents ne font que mentionner brièvement l’existence des tôles PL,

et• ne donnent de recommandations que pour la conception des

raboutages de tôles d’épaisseur constante ☺☺☺☺

Figures extraites du Figures extraites du «« guide de conception durable guide de conception durable »» des ponts mixtes ( 2010 )des ponts mixtes ( 2010 )



Durabilité des ponts métalliques, intérêt des tôles PL

Problématique des tôles d’épaisseur constante

150 MPacyclés

Calcul J Berthellemy sur Code_Aster / EdF

Répartition des endommagements de fatigue : cette figure est aussi une carte des probabilités d ’initiation d’une fissure de fatigue

Concentrations de contraintes connues depuislongtemps



Approche du délardage par le calcul Efforts sur l’âme

1- dans le cas centré

Intérêt sur le plan de la durabilité


441 MPa

355 MPa

Améliorer les raboutages par les tôles PL




Approche du délardage par le calcul : Efforts sur l’âme

2- par l’extérieur


441 MPa




Approche du délardage par le calcul : Efforts sur l’âme

3- par l’intérieur


441 MPa

441 MPa





Améliorer les raboutagespar les tôles PL en réduisant leshauteur de délardage

L’intérêt pour la durabilitédes ouvrages est déjà signalé

Transparent extrait de ma conférenceAFPC de 1989 :

Améliorer la durabilité des ponts métalliques par les tôles PL



Comment les tôles PL sont-elles obtenues ?

Contrôleélectroniquede la pressionsur le Quarto

Nécessitedes pompesà huile supplémentaires




Améliorer les raboutages par les tôles PL par réductionde la hauteur des délardages

Comment les tôles PL sont-elles obtenues ?


Exemples de profils réalisables



Tôles PL :

D’épaisseur progressivement variable

Largement suffisantpour 90% des ponts

La pente pourrait aller plus loin ( pompes ),Mais ce ne sont pas les performances géom étriques

qui font l’intérêt des tôles PL pour les ponts


Définition et disponibilité




Définition et disponibilité Dillinger Hütte GTS

En 2011 :

– Longueur L : 4 m ≤≤≤≤ L ≤≤≤≤ 24 m– Largeur B : B ≤≤≤≤ 3000 mm – Épaisseur é : 20 mm ≤≤≤≤ é ≤≤≤≤ 150 mm– Poids : ≤≤≤≤ 22 tonnes ( tôle )

– Pente α : ≤≤≤≤ 5 mm/m et jusqu’à 5 segments possiblesde pentes différentes par tôle !

– Variation maximale d’épaisseur ∆∆∆∆é :≤≤≤≤ 40 mm

, Cécile Manuelli



Tôles PL

Intérêt des tôles PLDurabilité des raboutages, économies

• Durabilité du pont améliorée en fatigue

• Intérêt économique pour le maître d’ouvrage

• Caractéristiques mécaniques comparables à celles

des tôles d’épaisseur constante normalisées

• L’économie d’acier s’inscrit aussi dans le Développ ement Durable

• Réduction du nombre de joints soudés ( 5 à 10% d’éco nomies )

• Nécessité d’étudier cette solution en base et de l’i mposer



Intérêt économique pour le maître d’ouvrage

Réduction de 6% des quantités d’acier du pontpour un développement plus durable


Pont de Joigny-sur Meuse 1982



Intérêt économique pour le maître d’ouvrage

Réduction de 6 % des quantitéstotales d’acier du pont

1982




Importance de dresser diagramme d’effort normaux

On arrive généralementà réduire le nombrede raboutagesbout-à-bout

Économie de 6% aussienviron du coût totalde mise en oeuvre( viaduc de la Haute Colme )




Améliorer les raboutagespar les tôles PL

Intérêt économique pour l’entreprise

Les souduresbout-à-boutcoûtent cher.





Précontrainte par dénivellations d’appuis et tôles PL

Tôles PL identiques en M. SUP et INFAssouplissent les zones sur appuis

Membrure supérieure 650 mm

Membrure inférieure 800 mm

Conception innovante SETRA ( 1984 ) :

Pas de dénivellation préalable de la charpente seule,mais fortes contre-flèches.

Permet d’obtenir une bonneprécision sur l’effetdes dénivellations

0,52 m par paliers Fibonacci : 0.02

+ 0.05+ 0.07+ 0.10+ 0.14+ 0.14Contreflèches

de fabrication



Franchissements de la Meuse


Précontrainte par dénivellations d’appuis et tôles PL

doublé depuis



Exemple d’erreur à éviter

Tôles non interchangeables ( pentes différentes )

Attention :si tôle loupée

Retard




Exemple de conception inadaptée

� Nombreuses tôles différentes non laminablesensemble

� Tôles à la limite despossibilités de l’époque (1988)

� Tôles difficiles à réaliser

� Tôles non interchangeables( pentes différentes )

UNE Tôle loupée

Retard





État des réalisationsen 1989

Tonnage cumulé

2732

5454

9516

12600

15743

17976

22577

24375

30781

32461

35653

2246191514351299

1390

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

1983 19

8419

8519

8619

8719

8819

8919

9019

9119

9219

9319

9419

9519

9619

9719

98

Années

Croissance très liée à l’utilisation d’ OMC,qui dressait des courbes d’effort normalet facilitait les projets avec tôles PL

plafonne



Pont de Brignon ( Gard, 1987 )réalisation Richard-Ducros

Solution de base : SétraConception J. Berthellemy

État actuel du pont :Utilisation d’aciers PLautopatinables W

Conception HQDDdès 1987 !


Réalisations plus récentes avec des tôles PL



Pont de Brignon : exemple de très bonne conception

Membrure SUP 600 mmMembrure INF 800 mm

Différence de 200 mmpour un pont à 2 voies ☺☺☺☺

Les 2 membrures sup. et inf. peuvent être laminées ensembleà partir d’une m ême brame.2 x ( .8+.6 ) = 2,80 m

Travées de 41 – 57.5 – 57.5 – 41 mBalancement optimal ~ 0.70 ☺☺☺☺




Conception du professeurNagai (1998 )

Travées de 46 – 53 – 53 – 40 mBalancement moins optimal ~ 0,75 ☺☺☺☺

Travées de rives plus longues, et irrégulières, imposées par le terrain et la géologie.


Réalisations plus récentes avec des tôles PL au Japon



Tôles PL non interchangeables : 50, 45, 46 mm


Réalisations plus récentes avec des tôles PL au Japon

1998



16 24

40

60

8060 30

Soudagechantier

Soudaged’atelier

Soudagechantier

2000

800/

très bonne conception Baudin-Chateauneuf

Viaduc de la Somme


Réalisations plus récentes : variante d’entreprise



Réalisations plus récentes : accès St Gillesréalisation Richard-Ducros

Solution de base Sétraconception J. Berthellemy




Réalisation DSD / Poncin / Eiffel


pont de Schengen( Luxembourg )

Réalisations plus récentes avec des tôles PL



Réalisations plus récentes : pont de Schengen





Plan de la tôle expérimentée

, Cécile Manuelli

Étude expérimentale d’une tôle PL variant de 70 à 110 mm :




Limite d’élasticité

, Cécile Manuelli

Résultats comparables à ce qui est produit pour les tôles épaisseur constante

À noter l’homogénéité avec l’épaisseur

Re ( Reh ) et Rm en MPa



À noter l’homogénéitéavec l’épaisseur

Et largement supérieursaux exigences ponts

N ou K2 40 J à –20°°°°CNL 27 J à –50°°°°C


Kv caractérisant la Résilience

, Cécile Manuelli

Résultats comparables à ce qui est produit pour les tôles épaisseur constante

Essai Charpy




Finesse des grains

, Cécile Manuelli

Finesse des grains, selon NF A 04-102

G=12Structure ferrito-perlitiqueà grains fins en pied( épaisseur minimale )

G=10 à 11Structure similaire,à mi-pente

Tôle PL( 70 – 110 – 70)Tôles d’épaisseur

constante




Kv comparé

, Cécile Manuelli

Courbes de transition pour les qualitésS460 ML et S355 J2 à titre de comparaison

Minimaux K2 requis en France pour

les ponts

Tôles PLnormalisées

Aciersthermomécaniques

L'acier de cette tôle est du STE 52-3 équivalent à du S355J2+N selon les normes actuelles

Si é > 80 mm car NL ou ML exigé( cf. détails Ec3-1-10 tableau 2.1 )



, Cécile Manuelli

ML impossiblepour une tôle PL 10 - 40

Sujet de recherche :K1c et Kv am éliorables pour PL 80 - 100 mm ?


Domaine d’emploi

Aciers thermom écaniques

Aciers normalisés

ML

NL

Économie et am élioration de la durabilité dans la majoritédes cas ( aciers NL )

ici la tôle PL est HQDD 1040

Essai ( dimensions non disponibles )

Marché français



Les tôles PL profilées en long …

Merci pour votre attentionMerci pour votre attention

, Cécile Manuelli

… apportent des solutions !

Documents

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