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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 des ouvragesArticle inclus dans l'offre
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2. Préparation du recalcul
Lors de la préparation du recalcul, un certain nombre d’options doivent être levées, généralement à partir d’appréciations motivées. Les options les plus courantes sont évoquées ci-après.
2.1 Analyse structurale
L’analyse structurale peut être effectuée à l’aide des méthodes de « résistance des matériaux » ou de méthodes numériques (calcul aux éléments finis). Mais, dans les cas courants, les modèles globaux sont élastiques linéaires.
Remarque : l’évaluation du fluage du béton sous précontrainte est, bien évidemment, l’objet d’un traitement particulier.
Pour que le calcul soit représentatif, il convient de tenir compte de la géométrie effective de la structure, du processus réel de construction et, s’il y a lieu, de l’affaiblissement des matériaux constitutifs. Par contre, le recours à des modèles non linéaires peut être nécessaire pour expliquer, ou interpréter, certains problèmes locaux ou même généraux. D’autres pathologies, comme celles se traduisant par une fissuration due à la fatigue dans les ponts métalliques ou en ossature mixte, nécessitent le recours à des modèles spéciaux, comme les modèles d’endommagement ou de mécanique de la rupture.
HAUT DE PAGE2.2 Géométrie effective de la structure
Il peut être nécessaire de contrôler par sondages la géométrie effective de la structure, notamment les épaisseurs de certaines parties comme les hourdis en béton, et le poids des équipements.
Pour certains ponts anciens, la documentation peut être inexistante et il est alors nécessaire de procéder à une étude géométrique complète qui peut s’appuyer sur des techniques avancées d’interprétation numérique de clichés photographiques.
À l’intérieur du béton, la position des armatures passives et actives peut être assez éloignée de la position théorique définie par les plans d’exécution. La position des armatures passives influe directement sur la résistance des sections, mais celle des armatures...
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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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