Programme de recherche du LCPC concernant le domaine Ouvragepiles.cerema.fr/IMG/pdf/CROA_oct_07_Pgrm_LCPC_cle6ca615.pdf · Route du futur Sujet 1 – NR2C « Vision 2040 » produite

Club Régional Ouvrages d'Art-------------

Programme de recherche du LCPC concernant le domaine Ouvrages d'Art

Intervenant :C. TESSIER Intervenant :C. TESSIER –– LCPC Nantes / MACOALCPC Nantes / MACOA

Programme recherche LCPC en OAProgramme recherche LCPC en OA

5 orientations de recherche au LCPC, avec engagement contractuel d'affectation de ressources :Accroitre la contribution de l'infrastructure à la sécurité routière (20%)Développer des matériaux et des structures économes

en ressources non renouvelables (15%)Assurer l'insertion des infrastructures en environnement urbain et péri-urbain et prévenir les risques naturels (20%)Valoriser les infrastructures existantes : diagnostic et maintenance (25%)Développer les outils et les méthodes du génie civil (20%)


5 programmes de recherche au LCPC, dont 3 concernent les Ouvrages d'Art :Programme L : matériaux et structures économes en ressources non renouvelablesProgramme N : diagnostic et maintenance des infrastructures (le principal pour les OA)

sous-programme N1 : diagnosticsous-programme N2 : maintenance

Programme P : outils et méthodes du génie civil Les deux autres programmes sont K – sécurité routière et M – environnement et risques naturels, dans lesquels aucune opération ouvrages d’art n’est inscrite.

Comment trouver l'info ?Comment trouver l'info ?

http://www.lcpc.fr/fr/recherches/secteurs_activite/index2.dml

(recherches/secteurs d'activités/ouvrages d'art)Cliquer sur le sujet souhaité : en donne le résumé, et le contactVoir aussi en fin de liste le lien pour les thèses en cours concernant le programme de recherche




Recherches du programme L ("Développement durable")

Durabilité de la précontrainte (P. Brevet) (en cours de clôture, suite dans MADMECA)Routes du futur (B. Mahut) (inclus NR2C New Road Construction concept)Bétons environnementaux (L. d’Aloïa)Approche performantielle de la durée de vie des structures en béton (V. Baroghel)


Recherches du programme N1 – diagnostic des infrastructures

Actena (auscultation des câbles de précontrainte) (J-L. Chazelas)Méthodes optiques (F. Taillade)Auscultation des ouvrages par techniques d’imagerieCapteurs et traitement de l’information (F.Derkx)Caractérisation des bétons d’enrobage (L. Laguerre)


Recherches du programme N2 – Maintenance des infrastructures

Sécurité structurelle des ouvrages (C. Cremona)Réactions sulfatiques internes au béton (L. Divet)Durabilité des renforcements par composite collés (K. Benzarti, M. Quiertant)Diagnostic et traitement de certaines pathologies (C. Aubagnac)MADMECA - Maintenance et augmentation de la durée de vie des ouvrages métalliques et à câbles (L. Gaillet)


Recherches du programme P : Outils et méthodes du génie civil

Ecoulement et mise en œuvre des bétons (N. Roussel)Modélisation de la fissuration du béton (J-L.Tailhan)Physico-chimie des matériaux poreux (P. Dangla)


Quelques précisions


Recherches du programme L ("Développement durable")

Durabilité de la précontrainte (P. Brevet) (en cours de clôture, suite dans MADMECA)Routes du futur (B. Mahut) (inclus NR2C New Road Construction concept)Bétons environnementaux (L. d’Aloïa)Approche performantielle de la durée de vie des structures en béton (V. Baroghel)


Recherches du programme N2 – Maintenance des infrastructures

Sécurité structurelle des ouvrages (C. Cremona)Réactions sulfatiques internes au béton (L. Divet)Durabilité des renforcements par composite collés (K. Benzarti, M. Quiertant)Diagnostic et traitement de certaines pathologies (C. Aubagnac)MADMECA - Maintenance et augmentation de la durée de vie des ouvrages métalliques et à câbles (L. Gaillet)

Merci de votre attentionMerci de votre attention


Routes du futurRoutes du futur

Routes du futur (NR2C New Road Construction Concept)(Contact : Brigitte MAHUT - 11L042)

L’opération vise :- à définir une vision à long terme des infrastructures

routières,- à étudier ou imaginer des innovations spécifiques dans

chacun des trois domaines - urbain, interurbain, structures de génie civil - avec l’objectif d’approfondir, parmi les solutions envisagées, celles qui, après analyse, se révèleraient les plus prometteuses.

Elle s’articule autour de différents projets internationaux, européens ou nationaux (une partie du projet national MIKTI), complétés par des actions de recherche plus spécifiques sur des sujets particuliers, regroupés sous l’appellation Nouvelles Techniques Routières (NTR).

Route du futurRoute du futur

sujet 1 – NR2C (resp. B. Mahut)sujets 2 et 3 liés à MIKTI (resp. F.Toutlemonde)sujet 4 - NTR (Nouvelles Techniques Routières) (resp. T. Sedran)


Sujet 1 – NR2C« Vision 2040 » produite (contribution des partenaires NR2C dont le LCPC). 4 concepts : reliable, safe andsmart, green and human. En cours de publication par FEHRLPour la route, le LCPC est responsable de deux innovations1 - utilisation des caractéristiques infrarouge des matériaux (resp J. Dumoulin) pour améliorer la vision des conducteurs (principe de panneau actif dans l’IR) 2 – chaussées gonflantes à retrait compensé (resp T. Sedran/D. Deneele(différents mélanges de matériaux incluant des cendres volantes et des déchets industriels)


Sujet 1 – NR2CDans le domaine des OA, réflexion et études sur la conception d’ouvrages courants innovants: dalle gaufrée précontrainte, dalle gaufrée échancrée + composite, étude de solutions faisant appel à du bois et des composites. Dans le domaine de l’urbain, développement de modèles de conception (exemple d’application à l’aménagement d’une rue)


Sujet 2 – MIKTI-Poutres mixtes pré-fléchies (resp F.Toutlemonde)Expérimentation poutre mixte préfléchie. BHP (B80)Appréciation effets différés (contraintes béton après fluage et retrait), tenue en service (maintien adhérence acier/béton sous charges fatigue)Sujet 3 – MIKTI-BFUP(resp F. Toutlemonde)Tenue en fatigue de la dalle nervurée sous chargement représentatif d’un essieuBlocs d’ancrage de précontrainte de dimensions réduites en BFUP sans frettes (4 à 12 T15).Flexion localeFlexion générale.


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BBéétons environnementaux ( L. Dtons environnementaux ( L. D’’AloiaAloia))

Durée de l’opération : 2006-2009Favoriser et accompagner le développement de bétons respectueux de l'environnementL’opération comporte trois sujets :Sujet 1 : Développer une méthodologie d’évaluation de l’impact environnemental (resp. Anne Ventura)Sujet 2 : Contribuer au développement technique de solutions alternatives - Matériaux et formulation (A. Pavoine et Adélaide Ferraille)Sujet 3 : Evaluation multicritère et valorisation (resp L. D’aloia)

Sujet 1Sujet 1 : D: Déévelopper une mvelopper une mééthodologie thodologie dd’é’évaluation de lvaluation de l’’impact environnemental impact environnemental (resp. (resp.

Anne Ventura)Anne Ventura)

Analyse du contexte réglementaire ;Définir les bétons environnementaux ;Etat de l’art sur les outils existants : logiciel SIMAPRO ; CERIB (fiche « bloc béton ») ; base de données OFRIR.Contribution aux outils actuels et/ou développement de nouveaux outils en partenariat avec la ProfessionSujet couvert par la thèse de M. Chen qui a démarré en 2006 (conseiller d’étude A. Jullien et L. D’Aloia)Objectif : travailler à l’échelle du matériau puis application sur un ouvrage typeObjectif : aboutir à une base de données environnementales fiable et reconnue par les différents acteurs

Sujet 2Sujet 2 : Contribuer au d: Contribuer au dééveloppement technique veloppement technique de solutions alternatives de solutions alternatives -- MatMatéériaux et riaux et

formulationformulation (A. (A. PavoinePavoine et et AdAdéélaidelaide Ferraille): Ferraille):

nouveaux liants et additions (LAMI, PCM) ;produits recyclés ;nouveaux sous-produits industriels.Formules régionalesEtapes de travail1 - sélection de formules de béton a priori prometteuses sur le plan environnemental et vérification de leurs propriétés selon les critères traditionnels1bis – en parallèle faire remonter les problèmes par rapport aux pratiques locales2 - quand le sujet 1 aura avancé : application de la méthodologie pour vérifier comment elles se situent sur le plan environnemental Une thèse CIFRE sur les sulfo-alumineux vient de démarrer (Tiffany Desbois)

Sujet 3 :Sujet 3 : EvaluationEvaluation multicritmulticritèère et re et valorisationvalorisation ((respresp L. DL. D’’aloiaaloia))

les aspects techniques et mécaniques (fabrication, mise en œuvre, résistance, durabilité) ;les aspects physico-chimiques (durabilité, recyclage, environnement et santé publique) ;les impacts environnementaux (définis dans le sujet 1).Etat de l’art sur les bétons environnementaux, le développement d’une base de « bétons environnementaux types » et le développement de la méthodologie générale d’évaluation.Objectif : fournir à la profession un guide sur le choix d’une formulation satisfaisante à la fois sur le plan classique et sur le plan environnemental.Produits finaux attendus au niveau de l’opération :Etat de l’art sur les bétons environnementaux - sur les nouveaux constituants et les nouvelles formulations de bétons environnementauxMéthodologie d’évaluation environnementale - recommandationsBase de données techniquesListe de formules régionales « vertes »


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Approche Approche performantielleperformantielle et probabiliste de la et probabiliste de la durduréée de vie des ouvrages en be de vie des ouvrages en bééton armton arméé

(Contact : Véronique BAROGHEL-BOUNY -11N061)

La corrosion des armatures est l’une des principales causes de détérioration des ouvrages en béton armé. La maîtrise du vieillissement des ouvrages existants en béton armé est un enjeu économique majeur ; Objectifs : disposer de modèles, méthodes et outils d’évaluationde leur vieillissement permettant de prendre les décisions les plus pertinentes pour la bonne gestion du patrimoine. Démarche : développer non seulement l’étude de la propagation des agents agressifs (phase d’incubation) mais aussi l’étude de l’amorçage et de la propagation de la corrosion. Mieux comprendre l’impact de la corrosion sur le comportement des aciers, sur la fissuration du béton, pour mieux apprécier la fiabilité des éléments de structures en béton dégradés.

Approche Approche performantielleperformantielle et probabiliste de la et probabiliste de la durduréée de vie des ouvrages en be de vie des ouvrages en bééton armton arméé

Axe 1 : Etude de l’incubation de la corrosionMise en pratique de l'approche performantielle. Etudes sur la migration des chlorures et la carbonatation, notamment en contexte probabiliste. Axe 2 : Etude de la propagation de la corrosionEtude bibliographique du phénomène d'adhérence acier/béton en présence de produits de corrosion, et des modèles pertinents pour l'inclure dans un développement de code aux éléments finis. (thèse débutant en octobre 2007).Axe 3 : Traitement électrochimique des ouvrages en bétonInfluence des paramètres, tels que la nature du ciment, le rapport eau/ciment, le pH du béton et le mode d'introduction deschlorures, sur l'efficacité de déchlorurationTraitement de réalcalinisation


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SSéécuritcuritéé structurale des ouvragesstructurale des ouvrages

(Contact : Christian CREMONA - 11N041)

Evaluation et la gestion des ouvrages routiers existants au travers d’une analyse de risque. L’originalité de l’opération est donc de replacer cette problématique dans un cadre cohérent qui fasse appel aux dernières techniques de fiabilité non appliquées à ce jour aux ponts comme les surfaces de réponse ou aux méthodes de recherche opérationnelle pour la détermination d’intervention optimales.


Thème 1. Meilleure modélisation des incertitudes et des états limitesmodélisation de la propagation des fissures de fatigue dans les assemblages soudés (prise en compte des cycles de chargement d’amplitude variable) . (Projet National MIKTI)Projet intégré européen « Sustainable bridges » (définition d'une méthodologie d'évaluation de la capacité portante et de l'endommagement par fatigue des ouvrages métalliques ferroviaires rivetés). Performance de ponts en béton armé dégradés par corrosion (intégration des indicateurs de durabilité dans l’étude de la fiabilité de ponts, définition de phases de performance,calibration de coefficients partiels de sécurité, prise en compte d’inspections détaillées pour la requalification). Identification modale et de détection de dommage.


Thème 2. Analyse des mécanismes de défaillance et influence de la redondanceTechniques de surface de réponse pour appréhender le comportement structural d'un ouvrage, étude de la redondance dans les VIPP.Thème 3. Analyse de risques des ouvrages et des itinérairesMéthodes mathématiques pour l’optimisation des interventions (inspections, réparations) sur ouvrages individuels et parcs d’ouvrages. Etude de la vulnérabilité des réseaux d’ouvrages routiers. Thème 4. Auscultation d’une poutre du VIPP de Merlebach( poutre suivie par plusieurs techniques de contrôle non destructif - évaluation dynamique, impact écho, émission acoustique, courburométrie, extensométrie)


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PrPréévention de la rvention de la rééaction action sulfatiquesulfatiqueinterne dans les OA en binterne dans les OA en bééton (L.ton (L. DivetDivet))

Période concernée : 2005-2008Objectifs :

Concevoir des ouvrages exempts de RSIGestion des ouvrages atteints

Organisation en 4 sujets :Etude des méthodes préventivesExpérimentation sur structuresModélisation numériqueTraitement et réparation des ouvrages

DDéémarche prmarche prééventiveventive

identifier les parties d’ouvrages susceptibles de développer une RSIchoisir la catégorie dans laquelle se trouve l’ouvragechoisir l’environnementdéterminer le niveau de préventionappliquer les précautions liées au niveau de prévention choisiPrincipe de prévention : limitation de l’échauffement du béton et de la durée de maintien de la température élevée


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MADMECA (L. Gaillet)MADMECA (L. Gaillet)

Maintenance et augmentation de la durée de vie des ouvrages métalliques et à câblesProlongement de l'opération en cours de clôture sur la durabilité des câblesDurée opération : 4 ans.Enjeux Les parties métalliques des structures de génie civil : cruciales dans la fiabilité des ouvrages. Câbles (précontrainte, haubans, suspentes) et les autres structures métalliques (ponts métalliques, ponts mixtes). Optimisation de la maintenance voire l’augmentation de la durée de vie : Classiquement, les politiques d’entretien se résument dans les faits à veiller à ce que le métal reste couvert (reconstitution de la protection anticorrosion, injection de fissures,…). Peut-on aller plus loin ?

Trois thTrois thèèmes de recherche :mes de recherche :

En amont, connaissance des mécanismes pouvant dégrader les structures.Corrosion sous contrainte : Plusieurs interrogations d’importance (en relation avec la ruine instantanée des câbles de l’ouvrage) existent au niveau national et international quant à la définition exacte des milieux corrosifs et des mécanismes de dégradation propres à ces aciers. Résistance mécanique résiduelle d'un câble corrodé (intégrant l’interaction des effets mécaniques et de la corrosion) Réparation / remise à niveau des câbles : remise à niveau la plus préventive possible en identifiant les pathologies. utilisation des différentes méthodes de diagnostic et évaluation des différentes techniques de prolongation de durée de vie (réparation, protection) applicables aux câbles (corrosion et fatigue). Cas des structures métalliques soumises à des sollicitations de fatigue. Sur la base de l’identification de points sensibles à la fatigue et d’un état de l’art des différentes méthodes de traitement des assemblages soudés (traitement de grenaillage, refusion des cordons de soudure, …), examen d’une des méthodes semblant présenter les plus forts potentiels (en fonction des partenariats). Développement particulier concernant les dalles orthotropes : prise en compte du revêtement vis-à-vis de la fatigue

La dégradation par corrosion sous contrainte, fatigue-corrosion des câbles

Influence de l’environnement sur la dégradation par corrosion des câbles• Détermination et définition des seuils de dangers et de critères à surveiller

• Paramètres physicochimiques (concentration en réactif, pH,…)

• Types de dégradation des ouvrages d’art rencontrés

Influence de l’environnement sur la dégradation par fatigue des câbles• Même démarche appliquée aux phénomènes liés à la fatigue (fatigue, fretting,…)

• Détermination de la résistance résiduelle en fatigue (fretting-fatigue)

• Modèles de comportement de fatigue-corrosion + validation expérimentale

Plan de travail : 1Plan de travail : 1erer ththèèmeme

La dégradation par corrosion sous contrainte, fatigue-corrosion des câbles

Retour d’expérience terrain• Rex. armatures anciennes (à 20 ans, à 30 ans, …) par l’étude de leurs propriétés

mécaniques, métallurgiques

Compréhension des mécanismes de corrosion sous contrainte• Meilleure compréhension du rôle de l’interaction mécanique - corrosion

• Moyens spécifiques d’essais comme la traction lente et la fatigue corrosion

• Paramètres de sollicitation seront les plus proches de ceux rencontrés sur les ouvrages

Plan de travail : 1Plan de travail : 1erer ththèème me

Le diagnostic, la réparation ou la prolongation de la durée de vie des câbles

Etat de l’art sur les techniques de réparation et de protection des câbles• Techniques de réparation et méthodes de protection telle que la protection cathodique, la réinjectiondes gaines, l’emploi de composites,…

• Mise à profit les connaissances déjà présentes du RST sur ces différentes techniques

Validation de méthodes de réparation et de protection des câbles• Conditions d’efficacité, éventuels effets secondaires, apport en termes de fiabilité/durée de vie• 3 méthodes mises en avant : - traitements anticorrosion améliorés

- traitements électrochimiques - injection d’inhibiteurs de corrosion par ultrasons dans des gaines

• Suivi des performances à l’aide de méthodes non destructives et destructives

Emploi de témoins de durabilité sur ouvrages d’art• Témoins fusibles ou mesureurs en relation avec d’autres projets en cours dans le RST• Interprétation des mesures et guide d’emploi dans la gestion d’ouvrages d’art

Plan de travail : 2Plan de travail : 2èèmeme ththèèmeme

La maintenance préventive des structures métalliques

Etat de l’art des méthodes de traitement préventif des assemblages soudés• Recensement des différentes méthodes disponibles + modalités d’usage

• Analyse critique des méthodes par rapport aux difficultés d'application

Validation expérimentale d’une méthode de traitement• Choix d’une méthode pour investigations expérimentales complètes

Etat de l’art vis-à-vis de la fatigue des dalles orthotropes• Méthodes de calcul en fatigue des structures métalliques• Fatigue spécifique aux dalles orthotropes, pathologies constatées sur les ouvrages existants

Plan de travail : 3Plan de travail : 3èèmeme ththèèmeme

La maintenance préventive des structures métalliques

Etude de l’interaction entre le revêtement et la structure métallique• Meilleure compréhension des interactions mécaniques entre revêtement et structure métallique

à l’aide d’essais et de modèles

• Application à la conception intégrée des dalles orthotropes suivant un revêtement en

béton bitumineux ou en BFUP

• Projet Orthoplus (ANR)

Application à la conception et la réparation d’ouvrages • Mise au point de méthodes de calcul simplifiées en conception ou réparation d'ouvrages


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Documents

Programme de recherche du LCPC concernant le domaine Ouvragepiles.cerema.fr/IMG/pdf/CROA_oct_07_Pgrm_LCPC_cle6ca615.pdf · Route du futur Sujet 1 – NR2C « Vision 2040 » produite