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Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes Journée Technique Vendredi 25 septembre 2015 à l’Amphithéâtre de la SMABTP

Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

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Page 1: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Surveiller,

diagnostiquer & renforcer

les structures précontraintes

Journée Technique

Vendredi 25 septembre 2015

à l’Amphithéâtre de la SMABTP

Page 2: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le guide du STRRES et

le livre de l’AFGC

sur la pérennité du béton précontraint

Daniel Poineau (Consultant)

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Page 3: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le guide du STRRES et le

livre de l’AFGC

Guide FABEM 8 Projet et réalisation de

réparations d’ouvrages d’art

(ponts) par précontrainte

additionnelle, voire par

d’autres techniques

Destiné aux 3 intervenants :

1. - l’entrepreneur

2. - Le maître d’œuvre

3. - Le contrôleur

3

Page 4: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le guide du STRRES et le

livre de l’AFGC

Le livre de l’AFGC Historique de la précontrainte

Enseignements tirés de la

gestion des ouvrages

précontraints

Une précontrainte durable

Pour tous les intervenants :

1. - Gestionnaires

2. - Maîtres d’œuvre

3. - Bureaux d’études

4. - Élèves-ingénieurs…

5. …

4

Page 5: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le guide FABEM 8 (principaux chapitres)

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Études préliminaires – Désordres pouvant relever d’une

précontrainte additionnelle

Principes et dimensionnement des réparations et renforcements

par précontrainte additionnelle

Techniques disponibles pour concevoir des réparations et

renforcements par précontrainte additionnelle

Préparation de l’opération – Choix des produits et matériaux –

Choix des matériels

Réalisation des travaux :

Essais et contrôles…

Page 6: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le guide du STRRES FABEM 8

Études préliminaires – Désordres pouvant relever d’une

précontrainte additionnelle :

importance capitale du diagnostic (renvoi au FABEM 1)

manifestation des désordres (déformations, fissurations…)

causes des insuffisances de résistance :

à la flexion

à l’effort tranchant et torsion

aux efforts concentrés

aux poussées au vide…

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Page 7: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le guide du STRRES FABEM 8

Principes et dimensionnement des réparations et

renforcements par précontrainte additionnelle :

les pièges dus à certaines dispositions constructives anciennes

les insuffisances structurales non liées aux pathologie des

matériaux à cause de :

la précontrainte

les armatures de BA

la section de béton

les insuffisances structurales liées aux pathologie des matériaux à

cause de :

la corrosion des armatures de pré–tension

la corrosion des armatures de post-tension

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Page 8: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le guide du STRRES FABEM 8

Techniques disponibles pour concevoir des réparations et

renforcements par précontrainte additionnelle :

les pièges dus à la nécessité de prendre en compte les contraintes

imposées par l’ouvrage (accès, géométrie…) et le maître d’ouvrage

(période des travaux, maintien d’une circulation…)

tracés de la précontrainte additionnelle (longitudinale, transversale,

verticale)

massifs d’ancrage (justifications)

déviateurs (justifications)

dispositifs anti-vibrations

armatures passives additionnelles (FABEM 7)

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Page 9: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le guide du STRRES FABEM 8

Techniques disponibles pour concevoir des réparations et renforcements par précontrainte additionnelle : hypothèses de calcul

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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ELS : 0,85Np. Pm

Page 10: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le guide du STRRES FABEM 8

Préparation de l’opération – Choix des produits et matériaux –

Choix des matériels :

la préparation de l’opération relève de l’entrepreneur (moyens d’accès,

matériels, matériaux, procédures, documents de suivi…)

le choix des produits et matériaux (normes, marquage CE, marque NF,

armatures passives et actives…) – Exigences du marché

le choix des matériels - Exigences du marché

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Page 11: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le guide du STRRES FABEM 8

Réalisation des travaux :

l’implantation des axes, des forages, perçages…

la réalisation des dispositifs annexes (massifs d’ancrage, déviateurs…)

la mise en place des conduits, des armatures de précontrainte

l’injection des fissures

la mise en tension des armatures de BP et la réalisation de leur

protection

la déconstruction (démontage de câbles, de structures en BP…)

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Page 12: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le guide du STRRES FABEM 8

Réalisation des travaux : tablier à poutres préfabriquées de type

VIPP du réseau ASF réparé

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Page 13: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le guide du STRRES FABEM 8

Essais et contrôles :

contrôles de réception des produits et matériaux

épreuves de convenance (forages, injection des fissures, mise en tension…)

contrôles d’exécution classiques (ferraillage, bétonnage…)

contrôles d’exécution spécifiques (efficacité de l’injection des fissures et de

la précontrainte additionnelle)…

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Page 14: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le guide du STRRES FABEM 8

Hygiène et sécurité (Guide 0)

Gestion des déchets de chantier

Fiche synthétique du PAQ :

liste des différentes opérations

type de contrôle associé (interne, externe, extérieur)

points sensibles, critiques et d’arrêts

Annexe : liste des normes et documents cités dans le texte (cases

vertes) avec leur date de valeur – Objectif : l’utilisateur du guide

FABEM 8 peut, en suivant l’évolution des textes, le mettre à jour !

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Page 15: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le livre de l’AFGC (sa genèse)

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Effondrement de ponts précontraints au Royaume Uni, en

Belgique… La durabilité de la précontrainte est mise en jeu !

Création d’un groupe de travail AFGC en 1993 par P. Xercavins

() – Rédaction de textes jusqu’en 1999 ne permettant pas une

publication

Relance d’un nouveau groupe AFGC animé par B. Godart en 2003

– Rédaction de textes jusqu’en 2012

Travail d’harmonisation des textes et mise en forme du

document de 2013 à 2014 par C. Felce.

Effondrement du pont de Ynys-y-

Gwas – Pays de Galles (photo BBC)

Exposé inspiré d’un exposé de

B. Godart à l’AFGC en mars

2015

Page 16: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le livre de l’AFGC (les chapitres)

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Historique de la précontrainte : L’apport décisif d’Eugène

Freyssinet par (P. Xercavins)

Historique de la construction des ponts en béton précontraint par

(J.M. Lacombe, D. Poineau)

La post-tension : État du patrimoine en France par (B. Fargeot, B.

Godart, G. Mathieu)

La pré-tension dans le bâtiment par (C. Baloche)

La réparation des ponts en béton précontraint par (D. Poineau)

La maîtrise de la durabilité par (Jean-Bernard Datry, Bruno Godart,

André Raharinaivo, Nicolas Raudin, Ivica Zivanovic)

Page 17: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le livre de l’AFGC

Chapitre 1 : Historique de la précontrainte – L’apport décisif

d’Eugène Freyssinet

arche d’essai du pont du Veurdre 1907 (photo 1993)

brevet en 1928

sauvetage de la gare-maritime du Havre en 1933

Pont de Luzancy en 1946

nécessité d’aciers HLE

étude du fluage du béton

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Page 18: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le livre de l’AFGC

Chapitre 2 : Historique de la construction des ponts

débuts de la précontrainte avant 1940

période de 1940 à 1945 (quelques ponts dont Luzancy)

période de 1946 à 1952 (avant les premières règles de calcul)

période de 1953 à 1964 (réalisations avec l’IP de 1953)

période de 1965 à 1982 (réalisations avec l’IP1 de 1965, voire l’IP2 de

1973 et les règles du 2 avril 1975)

période de 1983 à nos jours (réalisations avec les règles BPEL puis les

Eurocodes)

L’Historique traite des règles de calcul , d’exécution, des

procédés, des types de ponts, des problèmes rencontrés…

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Page 19: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le livre de l’AFGC historique de la construction des ponts

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Pont de Villeneuve St-

Georges (1952)

Pont St-Michel à Toulouse

(1958)

Viaduc de Sylans et Glacière (1989) Viaduc de l’Arrêt-

Darré (1987

)

VIPP de St-Nazaire (1975)

Page 20: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le livre de l’AFGC

Chapitre 3 : La post-tension : état du patrimoine

les ponts (les problèmes : VIPP, ponts construits par phases avant 1975,

l’injection de coulis…)

les ouvrages contenant des liquides (réservoirs, châteaux d’eau,

canaux, tuyaux…)

les ouvrages en milieu maritime (sur la base d’exemples :

appontements, phare de Beck…)

les plateformes offshore (Doris, Sea Tank Co, barge NKP…)

Certaines structures n’ont pas été traitées (parkings, enceintes

nucléaires…)

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Page 21: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le livre de l’AFGC état du patrimoine

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Montigny-Le-Bretonneux Ekofisk (Doris) Phare de Berck

Rupture de câble en biseau

derrière une tête d’ancrage Câbles corrodés (VIPP) Pâte blanchâtre

Page 22: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le livre de l’AFGC

Chapitre 4 : La pré-tension dans le bâtiment :

les produits : poutrelles, pré-dalles, dalles alvéolées…

les problèmes résolus : glissement des armatures, fendage

longitudinal, corrosion…)

les pathologies éventuelles :

déformations initiales et différées des produits

les déformations gênées des dalles de parcs de stationnement

en terrasse…

le calcul par phases et le calcul simplifié (combinaison du

modèle isostatique S1 et du modèle hyperstatique S2)

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Page 23: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le livre de l’AFGC (la pré-tension dans le bâtiment)

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Banc de préfabrication Poutrelles

Dalles alvéolées Pré-dalles

Page 24: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le livre de l’AFGC

Chapitre 5 : La réparation des ponts en béton précontraint :

les réparations des insuffisances structurales

les réparations des pathologies affectant les matériaux

le choix des techniques de réparation

la précontrainte : une technique de réparation à part entière

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Page 25: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le livre de l’AFGC

Chapitre 6 : La maîtrise de la durabilité (chapitre important) :

la conception du béton précontraint :

type et degré de précontrainte (totale, partielle)

mise en œuvre de la précontrainte (intérieure, extérieure)

non fragilité et sécurité à rupture

zones d’introduction des efforts de précontrainte…

les matériaux et produits de la précontrainte :

les armatures de précontrainte (aciers HLE, composites)

les ancrages, conduits et accessoires

les produits d’injection et la protection des armatures

la mise en œuvre de la précontrainte :

qualification de l’entreprise spécialisée et de son personnel

conditionnement, transport, stockage et manutention

mise en place, mise en tension, protection (injections)

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Page 26: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le livre de l’AFGC

Chapitre 6 : La maîtrise de la durabilité (chapitre important) :

la maintenance :

méthode opérationnelles d’auscultation

monitoring

méthodes en cours de développement

stratégie d’auscultation des ouvrages en BP

entretien

traitement électrochimique

la stratégie de durabilité : de la simple protection par un coulis (NP0) à la surveillance permanente d’une précontrainte remplaçable (NP3)

choix de la durée de vie

conditions environnementales (XC, XD, XF XS) et principales altérations

choix des indicateurs de durabilité et spécifications associées

stratégie de durabilité des armatures passives, de pré-tension et de post-tension

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Page 27: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le livre de l’AFGC (Maitrise de la durabilité)

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Exemples Niveaux de protection Observations

Poutres précontraintes à l’intérieur d’un bâtiment

d’habitation

NP 0

Produit de protection +

cachetage

Dans un environnement sec

Poutres ou dalles précontraintes à l’intérieur d’un bâtiment

d’habitation ou de stationnement.

Ponts courants dans un environnement non agressif

NP 1

Produit de protection

+ capots permanents

Dans un environnement

humide

Réservoir d’eau avec ou sans membrane intérieure

d’étanchéité NP 1 ou NP 2

Voir CCTG 74 ou Eurocode 2

Partie 3.

Structure précontrainte en contact avec des eaux agressives

(stations de traitement des eaux, piscines,…)

NP 2

NP1 + barrière

supplémentaire

(galvanisation, gaine

souple, inox, composites…)

Tunnels en éléments préfabriqués précontraints par post-

tension (traversée sous-fluviale) NP 2

Durée d’utilisation souhaitée

>100 ans

Soin à apporter au niveau

des joints

Pont soumis à des courants vagabonds

Structures soumises à des attaques chimiques

NP3

Surveillance permanente +

précontrainte remplaçable

Page 28: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le livre de l’AFGC

Annexe A : évolution des règles de charges et de calcul

Annexe B : évolution de la qualité des armatures et des procédés

de précontrainte (important pour le recalcul des structures

existantes)

Annexe C : généralités sur le projet de réparation ou

renforcement d’un ouvrage en BP

Annexe D : exemples de désordres par corrosion dans les tabliers

à poutres préfabriquées post-contraintes de type VIPP

Annexe E : problèmes d’injection avec certains coulis adjuvantés

et leurs conséquences sur la durabilité des câbles de BP

vendredi 25 septembre 2015 Surveiller, diagnostiquer & renforcer les structures précontraintes

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Pâte blanche et corrosion

fissurante sous tension

Page 29: Le guide du STRRES et le livre de l'AFGC sur

Le guide du STRRES et

le livre de l’AFGC

sur la pérennité du béton précontraint

Daniel Poineau (Consultant)

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FIN

Merci de votre attention