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RÉSUMÉ
Les ponts peuvent perdre progressivement de leur valeur. En effet, l'accroissement régulier de la charge portée entraîne des dégâts irréversibles sur la structure, qu'ils soient visibles comme les fissures, ou non apparents comme la fatigue. Pour éviter d'atteindre les états limites ultimes, il est nécessaire d'évaluer l'état de l'ouvrage, aussi bien physique que mécanique. La méthode existante se révèle être relativement complexe, se reposant à la fois sur la connaissance de certaines données et sur leur fiabilité. Ce dossier propose ainsi de faire le point sur cette méthodologie, détaillant les principales étapes : le diagnostic préliminaire (évaluation sommaire du pont) et le recalcul (estimation précise de l'état de contrainte et des marges de sécurité).
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Daniel POINEAU : Ingénieur divisionnaire des Travaux Publics de l’État – Ex-Directeur technique à la Division des Grands Ouvrages du Sétra - Professeur à l’École nationale des travaux publics de l’état, à l’École spéciale des travaux publics et à l’École supérieure des ingénieurs des travaux de la construction - Consultant
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Jean-Armand CALGARO : Ingénieur en chef des Ponts et Chaussées - Professeur à l’École nationale des ponts et chaussées et au Centre des hautes études de la construction - Chef de la mission Recherche et réglementation du Sétra (Service d’études techniques des routes et autoroutes) - Cette édition est une mise à jour de l'article de Roger LACROIX et Jean-Arnaud CALGARO, intitulé paru en 1999.
INTRODUCTION
Lorsque l’on accroît progressivement l’intensité d’un système de charges appliqué à une structure, ses effets cessent d’être complètement réversibles au-delà d’un certain seuil de façon, soit apparente (par exemple, fissuration ou plastification), soit non immédiatement apparente (fatigue). En d’autres termes, la structure perd graduellement de sa « valeur ». De façon schématique, cette fonction de « perte de valeur » possède deux paliers, correspondant à l’apparition de deux familles de phénomènes que l’on idéalise à travers les concepts d’« états limites de service » et d’« états limites ultimes ». L’apparition de désordres est le signe tangible du dépassement de certains états limites de service.
L’évaluation d’un ouvrage existant consiste à en apprécier l’état physique et mécanique. Elle est nécessaire lorsqu’il est envisagé de modifier ses conditions d’exploitation (par exemple, augmentation du nombre de voies de circulation), ou de remédier à certains désordres révélateurs d’une pathologie (affectant la structure et/ou les matériaux) naissante ou avancée. L’une des composantes de l’évaluation est l’estimation de la fiabilité structurale de l’ouvrage considéré. Il s’agit d’une notion complexe mettant en jeu à la fois :
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des données déterminées et aléatoires ;
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la connaissance plus ou moins précise de ces données ;
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la fiabilité de cette connaissance.
D’autre part, les durées de vie, écoulée et résiduelle, peuvent prendre une certaine importance.
Les méthodes d’estimation de la fiabilité structurale d’un pont existant sont très sophistiquées et donnent lieu à de nombreuses recherches théoriques. Les développements qui suivent se bornent à décrire les bases d’une méthodologie d’évaluation des ouvrages existants.
Ce dossier fait suite à une serie d’articles TI auxquels le lecteur aura intérêt à se reporter [C 7 402], [C 7 403] et [C 7 404], tous disposant d'une même documentation commune [Doc. C 7 402].
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Conduite du recalcul d’un pont en état pathologiqueArticle inclus dans l'offre
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3. Conduite du recalcul des ouvrages
Dans tout ce qui suit, seul le recalcul des ponts-routes est traité. En effet, compte tenu des problèmes évidents de sécurité, tant structurale que d’exploitation, le recalcul des ponts-rails ne peut relever que d’une autorité spécialisée.
Lorsqu’un pont présente des désordres, c’est que le stade de réversibilité de certains états limites de service a été plus ou moins largement dépassé. Dans le cas des ponts métalliques, des désordres locaux, dus au phénomène de fatigue, traduisent une évolution inexorable de la structure vers un état limite ultime susceptible de la mettre hors service. Le recalcul a pour objectif, comme nous l’avons dit, de mettre au point un modèle de l’ouvrage considéré, de fournir un état de référence caractérisant son comportement probable, et les éléments permettant de définir les principes de réparation ou de renforcement. Cet état de référence facilitera d’éventuelles investigations ultérieures. Le recalcul doit permettre d’établir un véritable bilan de santé de l’ouvrage.
3.1 Référence aux codes et normes de calcul
Les bases générales d’un recalcul comprennent des codes (règles et normes, parfois des textes réglementaires) relatifs aux charges dues au trafic, ainsi qu’aux règles de justification des constructions. Ces dernières peuvent être complétées par des règles particulières relatives aux convois exceptionnels.
Mais, les codes de calcul, passés ou actuels, ne sont pas destinés à guider l’ingénieur pour évaluer l’état probable d’une structure existante, et le recalcul d’un ouvrage ne peut pas se réduire à une simple application des règles de calcul actuelles. De plus, comme on se trouve rarement dans une situation complètement codifiée, les codes existants ne peuvent être appliqués de façon purement littérale et il est nécessaire de les interpréter pour s’y référer. Mais, les textes normatifs ou réglementaires offrent à l’ingénieur un cadre de réflexion pour estimer le niveau de fiabilité actuel et définir le niveau qu’il souhaite conférer à l’ouvrage dont il projette la réparation ou le renforcement.
En général, les modifications des codes successifs (de charges et de projet) vont, globalement,...
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Actions sur les structures – Partie 1-1 : actions générales – Poids volumiques – Poids propres – Charges d'exploitation des bâtiments. - NF EN 1991-1-1 Eurocode 1 : -
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Actions sur les structures – Partie 2 : actions sur les ponts dues au trafic (mars 2004) et document d'application nationale (mars 2008). - NF EN 1991-2 et NF EN 1991-2/NA Eurocode 1 : -
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Actions sur les structures – Partie 1-5 : actions générales – Actions thermiques (mars 2004) et document d'application nationale (février 2008). - NF EN 1991-1-5 et NF EN 1991-1-5/NA Eurocode 1 : -
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Matériaux métalliques – Essais de flexion par choc sur éprouvette Charpy – Partie 1 : méthode d'essai. - NF EN 10045-1 : - (octobre 1990)
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Matériaux métalliques – Essais de flexion par choc sur éprouvette Charpy – Partie 2 : vérification de la machine d'essai (mouton-pendule). - NF EN 10045-2 : - (décembre 1992)
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Appareils d'appui structuraux – Partie 3 : appareils d'appui en élastomère. - ...
ANNEXES
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