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VIADUC DE MILLAU

ETUDE DU COMPORTEMENT THERMIQUE DU TABLIER

LUC DEFAUCHEUX – HERVÉ DESPRETS - ZIAD HAJAR - CLAUDE SERVANT

EIFFAGE TP

MICHEL VIRLOGEUX

MV CONSULTANT

GC‘2015 - Paris 18 et 19 Mars 20151

GC’2015 – Paris 18 et 19 Mars 2015

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INTRODUCTION

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- Longueur : 2 460 m

- Travées : 204 m, 6 x 342 m, 204 m

- Hauteur des piles : de 78 à 245 m

- Hauteur des pylônes : 90 m

Ouvrage exceptionnel multihaubané (2460 m)Record du monde de hauteur des piles

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OBJECTIFS DE L’ETUDE

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Etude du comportement thermique du tablier basée su r une période de 7 ans d’acquisitions (2005 à 2011)

Evaluation des actions thermiques et leur corrélati on avec les données météorologiques (T tab. , Gradients, concomitance,….)

Comparaison avec les hypothèses de calcul (CCTP, EC 1, ..)

Préconisations pour le suivi allégé (nombre de capt eurs, cadences d’acquisitions,…)

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INSTRUMENTATION

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INSTRUMENTATION� 1 section instrumentée située entre les piles P2 et P3� 27 sondes thermiques � Une acquisition toute les 30 min entre 2005 et 2011

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TRAITEMENT DES RELEVÉS DE TEMPÉRATURE

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Traitement des relevés de température� Découpage du tablier en zones d’influence� Calcul de la température moyenne, des températures caractéristiques

par zones et des gradients de température vertical et transversal

Grandeurs caractéristiques� Température moyenne

� Gradient vertical équivalent

� Gradient transversal équivalen t ∫=Lz

y dssysesTl

bGT )()()(

Données météorologiquesTempérature atmosphérique et rayonnement solaire (S tation Météo-France de Millau-Soulobres/ Station météo du viaduc)

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ETUDE DES EFFETS DE COURTE DURÉE

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Température de surface en journée chaude (20/08/201 1)

� Même allure que la température atmosphérique (refroidissement puis réchauffement).

� Ecart de température entreplatelage supérieure et platelageinférieure ~ 10°(rayonnement).

� Variation plus rapide en TPC

� Décalage entre le pic de rayonnement solaire et le pic de T° du tablier (5 à 6h).

� Peu de différence Est – Ouest.

Rayonnement

T atm.

Platelage sup.

Platelage Inf..

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20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

45.00

50.00

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00

tem

pé

ratu

re (

°C)

heure

Evolution des températures caractéristiques du caisson central le 02 juillet 2006 (Rth=8361 Wh/m2)

tôle sup

augets sup

Tmoy tablier

temp int

augets inf

tôle inf

ΔT = 3.6 °C

ΔT = 22 °C Max augets sup

Max augets inf

Δt ≈ 3h30

T atm.

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ETUDE DES EFFETS DE COURTE DURÉE

7

Température du caisson central en journée chaude (2 /07/2011)

� Même allure que la température atmosphérique (refroidissement puis réchauffement).

� Décalage temporel entre le picdes faces sup. et inf. (~3h30)

� Ecart de température entreplatelage supérieure et platelageinférieure ~ 10°(rayonnement).

Comparaison Millau / Normandie

� Allure générale des courbes identique

� Décalage temporel moins marquédans le cas de Normandie

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ETUDE DES EFFETS DE COURTE DURÉE

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Température moyenne et gradient thermique

Gradient vertical

� Fortement lié au rayonnement solaire

� Gradient maxi. 3 à 5h après le pic de rayonnement solaire

Température moyenne

� Température caisson > Tatm.

� Forte influence du rayonnement solaire

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00

Te

mp

éra

ture

(°C

)

heure

Influence du rayonnement thermique18 juillet 2005 et 18 juillet 2007

T moy 07 Rth = 7619 Wh/m2

T moy 05 Rth = 2278 Wh/m2

T atm 07

T atm 05

Rth faible

Rth fort

-100.00

100.00

300.00

500.00

700.00

900.00

1100.00

1300.00

1500.00

1700.00

-5.00

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00

Inte

nsi

té d

u r

ay

on

ne

me

nt

(W.h

.m-2

)

tem

pé

ratu

re (

°C)

heure

Evolution de la température moyenne avec fort gradient thermique vertical 14 mai 2006

GTz

Tmoy

T atm

rayonnement

Δt ≈ 3h45

Rayonnement

T atm.

GTz

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ETUDE DES EFFETS DE LONGUE DURÉE

9

Valeurs maximales journalières

-8.00

-6.00

-4.00

-2.00

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

01/01/2005 20/07/2005 05/02/2006 24/08/2006 12/03/2007 28/09/2007

Tem

pé

ratu

re (

°C)

Date (2005-2007)

Ecart de température Tmoy max - Tatm max sur la période 2005-2007

T = 10 °C

������� ∶ �� �� � �� ��� � ��°�

Hypothèses actions thermiques : �� �� � �� ��� � ��°�

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ETUDE DES EFFETS DE LONGUE DURÉE

10

Corrélation Max(T tab) et Max(T atm)

Millau :

Normandie :

01,100093,003,1 max,max, −+= thatmmoy RTT

thatmmoy RTT 0017,0max,max, +=

Corrélation Max(T tab) et Rayonnement

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ETUDE DES EFFETS DE LONGUE DURÉE

11

Valeurs minimales journalières

-4.00

-2.00

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

01/01/2005 20/07/2005 05/02/2006 24/08/2006 12/03/2007 28/09/2007

Te

mp

éra

ture

(°C

)

Date (2005-2007)

Ecart de température Tmoy min - Tatm min sur la période 2005-2007

T = -1°C

��� �� � ��� ��� � �°�

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ETUDE DES EFFETS DE LONGUE DURÉE

12

Corrélation Min(T tab) et Min(Tatm )

�� � 1.1��� � 1.6°�

Corrélation Min(T tab) et Rayonnement

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COMPARAISON MESURES - HYPOTHESES DE CALCUL

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Valeurs extrêmes annuelles

� La note d’hypothèses dégage une marge d’environ 4°C par rapport aux valeurs maximales observées entre 2005 et 2011.

� Les prescriptions de l’Eurocode sont largement enveloppes et très pessimistes.

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Valeurs extrêmes annuelles

� La note d’hypothèses dégage une marge d’environ 4°C par rapport aux valeurs minimales observées entre 2005 et 2011.

� Les prescriptions de l’Eurocode sont largement enveloppes et très pessimistes.

COMPARAISON MESURES - HYPOTHESES DE CALCUL

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COMPARAISON MESURES - HYPOTHESES DE CALCUL

15

Gradient vertical- Corrélation avec le rayonnement solaire - G Tz maximal

Millau :

Normandie :

Gradient vertical

CCTP 12°C

Note d’hypothèses

25°C

Mesures 18°C

Eurocode 18°C

�� !"# � �. ���$%&

�� !"# � �. ��'$%&

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Gradient horizontal

Millau : GTy = 4,6 °°°°C

Normandie : GTy ~ 5 °°°°C

Gradient horizontal

CCTP Négligé

Note d’hypothèses

Négligé

Mesures 4.6°C

Eurocode 5°C-5.00

-4.00

-3.00

-2.00

-1.00

0.00

1.00

2.00

00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00 04:48:00

tem

pér

atu

re (°

C)

heure

Comparaison du gradient horizontal et de la différence de températures aux âmes de rive Est et Ouest28 juin 2011 (jour de fort gradient horizontal)

Gradient horizontal équivalent

T° 4O - 4E

COMPARAISON MESURES - HYPOTHESES DE CALCUL

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COMPARAISON MESURES - HYPOTHESES DE CALCUL

17

Concomitance Max(T tab) et Max(GTz)

0.78�� ∆�� � �� ,-

�� ∆�� � 0.75�� ,-

0.35�� ∆�� ��� ,-

0.80�� ∆�� � �� ,-

�� ∆�� � 0.78�� ,-

�� ∆�� � 0.80�� ,-

� Millau :

� Normandie :

� EC 1 :

� Millau et Normandie : coefficients d’accompagnement ~ identiques

� EC1 non sécuritaire

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CONCLUSION

18

L’exploitation et les analyses menées sur 7 ans d’enregistrements ont permis :

1) de connaître avec précision le comportement thermique du tablier (Valeurs extrêmes de la température moyenne du caisson, valeurs des gradients thermiques vertical et transversal, concomitance T et GT)

2) de déterminer la corrélation de ces grandeurs av ec les données météorologiques (Température ambiante et rayonnement solaire).

3) de confirmer les hypothèses sur les actions ther miques établies par M. VIRLOGEUX et qui ont servi à la jus tification de l’ouvrage,

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CONCLUSION

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Suivi allégé : Décision de réduire le nombre de cap teurs (8 conservés sur les 27), d’où moins de données à enre gistrer et à traiter. Sélection des capteurs conservés faite de manière à conserver une précision suffisante sur les valeurs de températures caractéristiques.

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MERCI POUR VOTRE ATTENTION