Résumé Pathologie Des Ponts

RSUM :

PATHOLOGIEDES PONTSRalis par :

Younes EL-BOUZNANI

Mahdi FRIKEL

3me IT2

Prsentation :

Les intempries, la corrosion et la fatigue sont lesmajeurs facteurs derrire la dgradation desmatriaux de construction des ponts. Cest ainsiquon a recours lauscultation qui permet dertablir la durabilit de louvrage et didentifier sespathologies dans un cadre qui met en causes lesdsordres de la structure tout en cherchant apprcier la qualit des matriaux en place ou trouver le mode de fonctionnement convenable dela structure.

Lauscultation fait appelle deux types detechniques dessais et de connaissances :

Les tudes et analyses sur prlvements.

Les techniques dexamen des matriaux en place.

Pathologie des ponts - 2015/2016 - 3IT2 2

Etudes et analyses sur prlvements :

Ces essais visent lidentification du matriau en placeet lvaluation de ses proprits. Ils savrent trepartiellement destructifs, par consquent, il faudraitles raliser dans les endroits moins vitaux de lastructure et limiter le nombre le moins possible. Deplus, ils ne reprsentent pas lensemble de louvrage.On distingue :

Les essais mcaniques :

Il sagit des essais mcaniques effectus sur desprouvettes normalises ou non normalises et ce cause des contraintes de prlvements. Pour mieuxinterprter les rsultats, il est capital dutiliser descoefficients de correspondance pour senseignerdavantage sur la nature du matriau utilis, sur sarsistance la compression et la traction.

Les essais physiques :

Gnralement ils prcdent les essais destructifs etont pour but de mesurer la densit par le biais desondes sonores effectues directement sur lesprouvettes ou par auscultation dynamique. Ilsrenseignent sur les performances des matriaux misen place.

Les essais chimiques :

Ils sont trs dvelopps et couteux mais moinsgnant pour la structure car ils se font sur deschantillons de petite taille. Lobjectif delauscultation est par consquent dfini au pralable.

Analyse des mtaux :

Elle permet de dterminer la nature, la structure etles proprits du mtal.

Analyse du bton durci :

Elle donne toute information qui concerne lacomposition du bton savoir le dosage en ciment, lanature du ciment, le dosage en eau et lagranulomtrie.


Lexamen du matriau sur place :

Cette technique dauscultation regroupe lensemble des essaisnon destructifs qui seffectuent sur place et qui viennentrenforcer les essais destructifs pour donner des rsultatssuffisamment rentables et proches de la ralit.

Mtal et cbles de ponts suspendus :

Pour les vieux ouvrages et avec davantage de prcautions, onfait appel des essais de billage in-situ qui est accompagn parlauscultation dynamique et lespionnage acoustique poursurveiller les cbles des ponts.

Auscultation des btons : le sclromtre

Le sclromtre donne aussi une ide proche de la qualit dubton tout en valuant la duret superficielle. A noter que cetoutil est facile manipuler mais donne des donnesimprcises.

Auscultation dynamique des btons :

En mesurant la vitesse de propagation dune onde sonore quitraverse le bton entre un metteur et un rcepteur, cettemthode peut renseigner lhomognit du bton, sur lalocalisation des dfauts dans la structure et estimer larsistance la rupture.

Cette mthode est venue remplacer loscilloscope qui nepouvait plus faire face au matriel lourd et qui ncessitait uneformation du personnel, en effet le matriel est devenu pluscompact et plus autonome et les mesures y sont prisesautomatiquement avec une grande prcision.

Les courbes iso-vitesse permettent didentifier la partie dubton dont la qualit est mauvaise. Cette dernire se traduitpar des brisures et des discontinuits du graphiquetemps/espace.

Deux approches mathmatiques permettent de corrler entrela rsistance la compression du bton et la vitesse du son.Toutefois, les rsultats ont tendance ne pas reflter ltat reldes btons anciens.


Lexamen du matriau sur place :

La radiographie (gammagraphie) :

Elle utilise les rayons X ou Y qui partent dune source pourtraverser le bton et arriver enfin sur un film photographique.On obtient ainsi une image sur le film et lanalyse de limageobtenue sur le film permet de dtecter les dfauts du bton(htrognit, vides, fissures,) et des armatures passives etactives (dfauts dadhsion, cbles rompus ou dtendus,)

Elle est utilise pour contrler les soudures en constructionmtallique et galement pour contrler le bton prcontraint.Lapplication de cette mthode exige des prcautions et desprotections contre les rayonnements.

Carbonatation du bton :

La chaux qui est un lment principal dans lindustrie duciment se carbonate en surface sous laction de lacidecarbonique de lair, provoque la corrosion des aciers et peutentraner des clatements.

Les techniques dinvestigation de la carbonatation sontnombreuses entre autre la mesure du Ph et la mesurelectrique.

Quant aux actions prventives et les mthodesdassainissement, on procde par limination des partiesaffectes, on protge les aciers par ajout de matires alcalinespour recrer un environnement trs basique, on les revtit parun enduit micro-permable, et on impose un enrobagesuprieur 3 cm. Il est prfrable dutiliser galement desarmatures zingues ou des aciers inoxydables.

Dtection de la corrosion des armatures de bton arm :

La corrosion des aciers est un processus lectrochimique dessentiellement la prsence simultane de la diffusion deloxygne et dun lectrolyte de forte conductibilit ionique.Elle peut causer des gonflements et par suite la fissuration dubton.

Deux mthodes de gnration du potentiel lectrochimiqueexistent:

lorsquil y a des mtaux de natures diffrentes,

lorsque la concentration des ions est diffrente auvoisinage des aciers.

Lvolution de la corrosion se caractrise par deux phases :

Stabilisation de lacier par la couche de passivation(phase damorage)

Propagation de la rouille qui entraine des gonflementset des fissurations par la suite.

Il existe des appareils, comme le DE.COR.ARM, quipermettent de dtecter la corrosion en mesurant le potentiellectrochimique.


Mesure des dformations gnrales et des mouvements

Afin de se renseigner sur ltat gnral, on ralise un suivi detopographie et le nivellement de louvrage vide.

Afin de se renseigner sur le fonctionnement de louvrage on mesurela dformation sous chargement.

Suivi topographique :

Le suivi du nivellement dun ouvrage est indispensable :

Le mouvement des appuis est une consquence desdsordres au niveau des fondations.

Toute dformation anormale du tablier est immdiatementvisible au niveau de la lisse suprieure du garde-corps.

Mesure de la dformation sous chargement :

Ces mesures sont gnralement : La mesure des flches, la mesuredes rotations des appuis et les mouvements horizontaux des ttesde piles.

La mesure des flches savre obligatoire pour les ouvrages neufs etparfois pour des ouvrages dfectueux et ce par lune des quatretechniques suivantes : le niveau hydraulique, le nivellementtopographique, le fleximtre mcanique et rcemment leflexographe Laser.

Mesure de forces sur ouvrages :

La fissuration constitue une manifestation extrieure du mode defonctionnement dune structure. La prsence des fissurationstraduit en gnral lexistence de contraintes de traction du bton.De ce fait, le relev dtaill de la fissuration constitue un lment dediagnostic trs important.

En effet, la pese de ractions dappui permet de dvaluer lesefforts rels auxquels est soumis un ouvrage et destimer dans letemps leffet des redistributions que a soit d aux effortshyperstatiques ou au fluage ou un autre phnomne. A noter quilfaut tenir compte de leffet des gradients thermiques. De plus, oneffectue la mesure laide dune srie de vrins soulevant le tablieret calculant la force ncessaire et des comparateurs mesurant ledplacement vertical du tablier. Mais le calage des vrins est difficileet des frottements parasites peuvent fausser la mesure

Cas 1 : Un double vrin assure la sparation des deux fonctionslevage et mesure.

Cas 2 : Un vrin plat piston permettant une souplessedemploi et une finesse de manuvre. A noter quil fautprendre des dispositions pour obtenir une bonne mesure.

Il est recommand de laisser des rservations ncessaires pourpeser les ractions ou soulever le tablier. Mais il faudrait signalerquil existe dautres mesures directes comme la mesure valuant lescontraintes relles auxquelles sont soumis les matriaux constitutifsdun ouvrage, mais elle nest pas fiable.


Etude gomtrique des fissures : fissurographie

Intrt :

La prsence des fissurations traduit en gnral lexistence de contraintes de traction du bton. Ainsi lexistence des fissures et leur mode dapparition dans un ouvrage en bton est une manifestation extrieure du mode de fonctionnement dune structure qui renseigne sur ltat de contraintes dans le matriau.

Excution du relev :

Llaboration dun relev de fissuration nest pas une tche facile et ncessite une formation dans le domaine.

Nature des fissures :

Il faut distinguer les fissures selon leur gravit et selon que cest un phnomne normal ou d un dfaut de fonctionnement structurel.

Il savre primordiale, avant llaboration du relev de fissuration, de sassurer que le responsable est capable de distinguer entre les fissures normales et les fissures dues un dfaut de fonctionnement dun ct, et entre fissures relles et fissures sans danger dautre cot.

1. Causes et priodes dapparition des fissures :

Les fissures sont difficilement vitables et sont causes par des sources diverses : fissurations prcoces (sur le bton frais), fissures dorigine mcanique (sur le bton en cours de durcissement ou dj durci) et fissures dorigine physico-chimique (apparaissent quelques annes aprs la construction).

Pour le retrait, il est utile de distinguer entre : le retrait thermique et le retrait hydrique. Ce dernier se dcompose en un retrait endogne et un retrait de dessiccation

2. Dpassement de la rsistance la traction :

Dpassement de la rsistance du bton la traction.

Distinction entre fissuration sous charges ou sous dformations imposs.

La fissuration sous charges apparait l o la contrainte de traction du bton est atteinte ou dpasse sous le poids propre, les charges permanentes et les charges dexploitation. Tandis que la fissuration sous dformations imposs apparait dans les zones peu ou moins sollicits et est dune grande ampleur, ces dformations peuvent tre intrinsques ou extrinsques.

Rsistance conventionnelle :

La valeur moyenne de la rsistance la traction pure du bton lge de 28 jours est donne par : fctm = 0.315(fcm)

0.60

Rsistance effective :

La rsistance effective la traction se diffre sensiblement de la valeur conventionnelle.

Motifs du contrle de la fissuration et valeurs limites des ouvertures de fissures :

Le contrle de la fissuration entre dans le volet des vrifications de lELS des structures, louverture des fissures est limite des valeurs admissibles selon le motif justifiant la limitation. Par exemple pour assurer la non fragilit, la fissure ne doit pas dpasser 0,5mm.



Durabilit :

Pour les valeurs des ouvertures restant infrieures une valeur delordre de 0.3 0.5 mm, la durabilit des ouvrages en bton armnest pas influencer de manire .Mais, il existe des facteurs plusdterminants en termes de durabilit savoir lpaisseur denrobageet la qualit du bton.

Pour les ouvrages en bton prcontraint, les armatures actives sontplus sensibles la corrosion. Donc, la limitation des ouvertures defissures simpose surtout dans les milieux humides pour assurer ladurabilit de ce type douvrages.

Moyen pour rduire les fissurations :

La rduction de la fissuration est possible en assurant une bonneexcution lors de la construction de louvrage : le bon choix destapes de ralisation et des phases de btonnage.

3. Apparition et volution des fissures :

Il est important de suivre la variation des ouvertures des fissures etde vrifier leurs profondeurs.

Classification des fissures :

Le plan de fissuration est un document prcieux, dans lequel lesfissures sont reproduites par des dessins lchelle puis classes parfamille, ce qui permet de facilit leur interprtation. Pourtant, il estindispensable de voir les fissures directement sur chantier pourtablir un diagnostic correct.

Mesures locales de fonctionnement :

Gnralits :

Il existe actuellement deux essais qui renseignent sur lecomportement de la structure en un point prcis :

Lextensomtrie : la mesure de la dformation locale dun corps sousleffet dactions diverses.

La fissuromtrie : la mesure des mouvements relatifs sous leffetdactions extrieures, des deux lvres dune fissure la surface dunepice.

Principe de base des mesures Quelques rappels etordres de grandeurs :

Extensomtrie : En mesurant les dformations, on cherche valuerla variation du champ de contraintes quon dtermine, en lasticitlinaire, par les quations de Lam. Il est noter que :

- Lextensomtre permet la mesure des variations de dformationspar rapport un tat initial ;

- La dtermination des contraintes ncessite de connatre lescaractristiques e et V du matriau ;

- Les quations de llasticit sont insuffisantes en cas desphnomnes diffrs.

Fissuromtrie : Elle permet en particulier dapprcier les surtensionsdans les aciers qui traversent une fissure, sous une action extrieuredonne. Elle permet galement de mieux apprcier lefonctionnement de la partie non fissure dune section.



Ordres de grandeurs des quantits mesurer

En construction mtallique, lunit de rfrenceest lhectobar ;

En BA et BP, lunit de rfrence est le bar ;

Le seuil de sensibilit en fissuromtrie est lecentime de millimtre.

Appareils utiliss :

Les jauges fil rsistant : servent mesurerlallongement relatif en mesurant une variationrelative de la rsistance lectrique.

Les extensomtres mcaniques : mesurentlallongement absolu dune base donne. Ilspeuvent tre utiliss en fissuromtrie.

Les capteurs de dplacement : destins lafissuromtrie, on utilise couramment soit descapteurs du type potentiomtrique soit descapteurs du type indicatif.

Gnralement, ce sont les appareils traduction lectrique quipermettent lutilisation de chanes de mesure plus ou moinscomplexes.

Mthodologie dune intervention :

Afin dviter lchec, trois conditions simposent :

1. Dfinir et dlimiter le problme pos. Pour cela, il faut unebonne communication entre le projeteur (BET) et lexprimentateur (laboratoire).

2. Situer les ordres de grandeur des quantits mesurer.

3. Mettre en uvre les moyens de mesure suffisants : pour unecompagne dextensomtrie russie, il faut une bonneprparation, des moyens de mesure suffisants et assez detemps pour le dpouillement et linterprtation.



Entretien et Traitement

1. Diagnostic :

Objectifs du diagnostic :

Identifier les sources de dysfonctionnement,

Evaluer limpact potentiel de ce dysfonctionnement sur la scurit,

Etablir un plan daction.

Mthodes de diagnostic :

Collecte des informations

Inspection visuelle

Dtermination de lenrobage des armatures.

Dtecter la corrosion par les mesures de potentiel.

Dterminer la profondeur de neutralisation.

Prlever par carottage pour des examens de laboratoire.

Diffrentes outils sont utiliss parmi lesquels :

Mesure de la vitesse du son,

Mesure du front de carbonatation,

Carottage et sondage in-situ,

Essais dauscultation,

Les mthodes dessais de laboratoire peuvent tre cites comme suit :

Analyse chimique qui permet de retrouver le dosage dorigine du bton,

Lidentification des espces cristallines prsentes,

Lexamen de la micro textures.

Causes de dgradations :

Les causes de dgradation les plus frquentes sont :

La conception,

La mise en uvre du ferraillage et du bton,

Les actions atmosphriques,

Les attaques chimiques,

Les incidents et les accidents.

Le bton joue un rle important pour la protection des armatures, or il est sujet la carbonatation et lattaque des chlorure ce qui cause la corrosion des armatures.


2. Confortement :

Lacier prsente souvent le problme de dgradation du bton dans les ouvrages, ce exige une rparation qui se fait selon les tapes suivantes : dtection du diagnostic, lauscultation, la mise en uvre des produits, contrle et vrification des rsultats.

Les importantes conditions que doivent rpondre les moyens et les matriaux de rparation sont la durabilit, la conformit, la stabilit et la rparabilit.

3. Rfection :

Avant dappliquer le traitement sur les zones dgrades, on commence par enlever le bton, dgarnissage, il vient ensuite la page dlimination de la corrosion (sablage, hydro sablage), les armatures dgages doivent tre protges par un produit anticorrosion. Ces tapes sont suivies par le dcapage qui est le btonnage.

4. Combattre la corrosion

Dans ce procd, on a intrt appliquer in inhibiteur de corrosion qui a tendance retarder lapparition des phnomnes ou ralentir la vitesse de corrosion et ce par le mcanisme du type absorption chimique ou renforcement des couches doxydes.

5. Protection cathodique

Comme en mode prventif, la protection en mode curatif a un rle important pour protger lacier du bton. Il faudrait prendre en considration les rsultats des essais non destructifs pour dfinir le niveau du potentiel et la densit du courant.

6. R alcalinisation :

Elle consiste rtablir lalcalinit au sein du bton grce un courant lectrique. Il convient aux structures fortement carbonates mais peu dgrades toutefois, il est accompagn par des risques de formation des fissures dans le bton.

7. Dchloruration :

Ce procd a pour but dextraire les ions chlorures du bton en utilisant les mmes ractions que la r-alcalinisation.


Entretien et Traitement

Appareils dappui des ponts

Les appareils dappui assurent la transmission des effortsverticaux et horizontaux et permettent le mouvement diffrdes appuis ainsi que les variations de longueur et de rotationdu tablier.

Pour assurer ces fonctions, les appareils dappui prennentdiffrentes formes qui se matrialisent par :

La formation de bourrelets suite aux contraintes decompression engendres par les efforts verticauxtransmis.

La distorsion dans le plan de frettage suite la rsistanceau cisaillement sous leffet des efforts horizontaux.

La rotation daxe horizontale due au fonctionnementnormal de la structure mais galement aux effets de laprcontrainte par post-tension et aux dfauts de pose oude planit des bossages.

Au Maroc, le document de calcul utilis est le BulletinTechnique N4 du SETRA. Cependant, les entreprises etadministrations rencontrent plusieurs difficults lors du choixdes appareils dappui cause de :

Linsuffisance des descriptions dans les marchs ;

Linsuffisance des dtails dans les plans dexcution ;

Le manque de matrise de limportance des appareilsdappui par lun ou lautre des deux intervenants ;

Les dfauts des offres de prix.

En outre, les dsordres constats sur les appareils dappui sontprincipalement :

Des dappui et la zone dappui dsordres lis lappareil lui-mme : mauvaise disposition des frettesdans lA-A, dtachement de lenrobage, ds-adhrisationentre les feuillets

Des dsordres lis la mise en uvre et lexcution :distorsion excessive de lappareil dappui, mauvais dtailssur le plan dexcution

Des dsordres lis lenvironnement de lappareil :dfaut de contact entre lappareil


Problmatique de la prcontrainte

1. La mise en tension :La mise en tension des units de prcontrainte est une opration dlicate exigeant une main-duvre qualifie dirige par un oprateur spcialis. Avant de lentamer, les documents dexcution suivants sont exigs :

Les moyens en matriels et en personnel affects cette opration,

La rsistance minimale requise pour le bton la mise en tension,

Lordre de mise en tension des units de prcontrainte, La pression thorique P0 en fin de mise en tension et

lallongement thorique associ A0, 2. Les contrles effectuer :

Les consignes en cas danomalies, Les consignes de scurit pendant la mise en tension

Concernant le matriel de mise en tension, il doit tre conforme celui dcrit dans la notice technique accompagnant lagrment du procd, soumis des vrifications priodiques (les vrins sont revus 2fois/an et ltalon 1fois/an) et en bon tat. Lors de la mise en tension, il faut veiller, au tout dbut, liminer limprcision dans la fixation du zro initial. Pour cela, lorsque les paliers sont identiques, on affecte au premier palier la valeur mesure au deuxime. Toutefois, lorsque lallongement diffr apparat, il fausse la valeur de lallongement initial total. On affecte par consquent ce-dernier le quart de lallongement du cinquime palier. La mise en tension est arrte lorsque la pression thorique P0 est atteinte ou lorsquon arrive lallongement limite 1.10A0. Elle est juge satisfaisante si P0 est atteint pour un allongement compris entre 0.95A0 et 1.10A0, et proccupante lorsque lallongement Ama mesure sous la pression dalerte Pa est telle que : Ama> 1.05 (Pa/P0) A0

3. Les chutes et les pertes de prcontrainte :Ils sont de deux types :

Les pertes instantanes : Par frottement Par recul dancrage Par raccourcissement du bton

Les chutes diffres : Due au retrait de bton Due au fluage Due la relaxation des aciers

Sur le terrain, on ne peut vrifier que les pertes par frottement. Pour cela, on quipe chaque extrmit de lunit de prcontrainte par des dispositifs dancrage et dun vrin. Un ct dit actif monte en pression alors que lautre, dit passif, joue le rle de capsule manomtrique. Ce procd nous permet davoir le coefficient de transmission que lon peut comparer celui calcul par le bureau dtudes. Cette mesure est rgit par le fascicule 65A, la procdure LCPC, les CPS et les CCTP.


Cas des ponts en maonnerie

Pour quun pont en maonnerie se comporte correctement, les deuxconditions suivantes doivent tre runies :

Bonne qualit des matriaux

Conception correcte, mise en uvre soigne et un entretiensoutenu

Dans le cas contraire, ces ponts sont victimes de dsordresgnralement engendrs soit par un mauvais comportement desfondations soit par la superstructure elle-mme.

1. Dsordres engendrs par un mauvais comportement de lafondation :

Suite un tassement de consolidation du sol, la formation decavits ou de compression du sol, une rduction dencastrementdans la fondation ou un vieillissement de ses matriaux, on a unmouvement dappui qui peut tre laffaissement dune pile, lebasculement dune cule, le poinonnement local de certains pieuxde fondations ou autres. Ceci a pour consquence lapparition desfissures voire le fendage et lclatement de certains lments enplus de linclinaison des appuis et des murs de tte ainsi que ladformation de la gomtrie de la structure.

2. Dsordres propres la superstructure :

On numre ci-dessous leur type ainsi que les causes derrires leurapparition.

Fissures longitudinales dans les votes

- La diffrence de rigidit entre vote et mur de tte,lappauvrissement du mortier des joints ainsi que leffet des effortsd aux charges dexploitation engendrent lapparition de fissureslongitudinales.

- Ils apparaissent dans le cas douvrages comportant deslargissements longitudinaux dont les murs constituent des pointsdurs au niveau des raccords avec lextrados des votes.

- Dans le cas douvrages larges, les fissures peuventapparatre suite aux effets de flexion longitudinale.

Fissures transversales dans les votes

- Une volution dfavorable du trafic

- Un vieillissement de la vote

- Lorsquelles apparaissent en intrados dune votecomportant des largissements transversaux, elles peuvent tredues une concentration des charges

Dversement des murs de tte

- Choc dun vhicule sur un parapet

- Un surplus deffort suite labsence ou linsuffisancedu drainage provoque le dplacement partiel ou total du tympan quipeut lui-mme entraner le bandeau

Fissuration dans les murs de tte

- Ces fissures peuvent tre dorigine thermique do larservation par les projeteurs des joints sans mortier lemplacement probable des fissures pour prvenir les effets desdilatations

- Basculement dune cule et autres effets demouvement dappui

- Dversement des murs de tte


Documents

Résumé Pathologie Des Ponts