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Université du Québec à Chicoutimi MODULE D’INGÉNIERIE Génie Civil (6GIN333) Projet de conception en ingénierie Rapport final # Projet : 2010-204 Estimation de l’espérance de vie résiduelle des poutres d’un pont en acier existant Préparé par : David Audy (AUDD 1707 8801) Nicolas Guy (GUYN 0704 8306) Pour : Jean-François Laflamme, ing Ministère des Transports du Québec 15 Avril 2011 CONSEILLER : Marc Savard, ing COORDONNATEUR : Jacques Paradis, ing

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Page 1: MODULE D’INGÉNIERIE - UQAC

Université du Québec à Chicoutimi

MODULE D’INGÉNIERIE

Génie Civil

(6GIN333) Projet de conception en ingénierie

Rapport final

# Projet : 2010-204

Estimation de l’espérance de vie résiduelle des poutres

d’un pont en acier existant

Préparé par :

David Audy (AUDD 1707 8801)

Nicolas Guy (GUYN 0704 8306)

Pour :

Jean-François Laflamme, ing

Ministère des Transports du Québec

15 Avril 2011

CONSEILLER : Marc Savard, ing

COORDONNATEUR : Jacques Paradis, ing

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Approbation du rapport final pour diffusion

Nom du conseiller Marc Savard, ing

Date

Signature

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3

Remerciements

Nous tenons à exprimer nos sincères remerciements à l'ensemble du personnel du

module d’ingénierie du l’Université du Québec à Chicoutimi pour leur appui inconditionnel tout

au long du cheminement de ce projet.

Nous remercions particulièrement le responsable de projet, monsieur Marc Savard, qui a

dirigé ce projet, partagé ses connaissances et répondu à nos nombreuses questions techniques.

Nous remercions également monsieur Jean-François Laflamme pour nous avoir donné

l'opportunité de participer à un projet d’envergure tel que celui-ci. Un remerciement spécial

également à monsieur Danny Ouellet qui nous a permis d'avoir le matériel informatique

adéquat pour effectuer nos études de simulation sur le logiciel SolidWorks.

Finalement, pour tous ceux non mentionnés ci-haut, nous vous remercions tous pour

votre aide et de nous avoir aidés à évoluer dans la future profession d’ingénieur que nous

pratiquerons.

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Université du Québec à Chicoutimi Département des Sciences Appliquées

Module d’ingénierie

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Résumé

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s

Le pont sous étude a été construit i l y a une soixantaine d'années et comporte de nombreuses soudures ayant

des défauts importants. La problématique principale de ce projet est l ’incertitude entourant la fiabilité de ce

pont, considérant que les cycles de contrainte induits par le trafic routier local sont d’amplitude réduite et peu

élevé, comme l'indiquent les mesures acquises par le MTQ lors d'essais de chargement réalisés à l’automne

2009.

L’objectif principal est de concevoir une méthode de calcul permettant d'estimer l 'espérance de vie utile des

poutres principales de ce pont à partir :

des résultats d'essais de chargement.

d’un modèle SolidWorks qui permettra d’estimer le facteur de concentration de contrainte au siège des

soudures entre les contreventements et les poutres principales.

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alis

é Tout d’abord, nous avons pris connaissances des documents envoyés par le MTQ et une recherche

bibliographique des documents nécessaires a été réalisée. Le logiciel de modél isation SolidWorks nous a permis

de créer un modèle numérique représentatif du pont réel. Cependant, dû à la l imitation des ordinateurs en

terme de mémoire, nous avons décidé de faire une coupe d’une section du pont afin d’avoir un modèle plus

représentatif du comportement lors des études. Nous avons ensuite déterminé le pire cas de chargement à

l ’aide des données fournies et nous l ’avons placée sur la section du pont. À l 'aide de l’étude réalisée, nous avons

comparé les résultats avec ceux qui nous ont été transmis par le MTQ, ce qui nous a permis d’effectuer les

calculs nécessaires afin d’évaluer l’espérance de vie restante.

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Le rapport final présente le nombre de cycles restant en fatigue selon le débit journalier moyen des

camions et le nombre d’années approximatives restantes de l’ouvrage avant le remplacement de celle-ci. Nos

recommandations pour ce projet sont d’effectués des inspections régulières par magnétoscopie aux endroits

critiques, c'est-à-dire à la jonction des contreventements et des poutres principales, plus précisément aux

endroits comportant des défauts de soudures importants.

En cas d'apparition de fissures détectables par magnétoscopie, nous recommandons de faire une

nouvelle étude afin de déterminer la réduction du poids maximum des camions pouvant circuler sur le pont et

de déterminer l’espérance de vie restante de la structure.

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Table des matières

Remerciements .................................................................................................................................. 3

Résumé .............................................................................................................................................. 4

I Introduction ................................................................................................................................ 8

Figure1 : Représentation générale d’un défaut dans la soudure au niveau d’un contreventement .... 8

II Présentation du projet ................................................................................................................. 9

II.1 Description de l’entreprise.................................................................................................... 9

II.2 Description de l’équipe de travail .......................................................................................... 9

II.3 Problématique et état de l’art reliés au projet........................................................................ 9

II.4 Objectifs généraux et spécifiques du projet ......................................................................... 10

III Aspects techniques et éléments de conception relatifs au projet.................................................. 11

III.1 Modélisation du pont sur SolidWorks (T1) ................................................................................ 11

Figure 1 : Poutre WF36x182 ....................................................................................................... 11

Figure 2 : Entretoises S10x25.4 ................................................................................................... 11

Figure 3 : Dalle de béton du pont (55 MPa) ................................................................................. 12

Figure 4 : Contreventement 1 ..................................................................................................... 12

Figure 5 : Contreventement 2 ..................................................................................................... 13

Figure 6 : Contreventement 2 réel .............................................................................................. 13

Figure 7 : Pont sans les entretoises et la dalle de béton................................................................ 14

Figure 8 : Pont sans la dalle de béton .......................................................................................... 14

Figure 9 : Assemblage du pont.................................................................................................... 15

Figure 10 : Assemblage complet du pont incluant les piliers ......................................................... 15

III.2 Analyse du modèle et étude (T2) ............................................................................................ 16

Figure 11 : Coupe d'une section de 8 mètres du tablier (27@35 m) .............................................. 17

III.2.1 Localisation des points d’inflexion ........................................................................................ 17

Figure 12 : Localisation des points d’inflexion à l’aide de Beam 2.0 pour vérification ..................... 18

Figure 13 : SAP 2000 (Chargement distribué uniformément) ........................................................ 18

Figure 14 : Localisation des points d'inflexion sur le plan d’ensemble (2008) ................................. 18

Figure 15 : SAP 2000 (Diagramme des moments fléchissant) ........................................................ 19

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Figure 16 : SAP 2000 (Localisation des points d'inflexion) ............................................................. 19

III.2.2 Analyse du segment entre les deux points d’inflexion............................................................ 20

Figure 17 : Vue du sous modèle de 13 mètres ............................................................................. 20

Figure 18 : Emplacement des camions sur le tablier ..................................................................... 20

Figure 19 : Localisation de la contrainte maximale ....................................................................... 21

Figure 20 : Emplacement sur le contreventement (Position à 29 550 mm) .................................... 21

III.3.1 Interprétation des résultats afin d’obtenir les cas de chargements sur le pont (T3) .................. 22

Figure 21 : Position des jauges sur la vue en plan du pont (localisation des sections de mesure)..... 22

Figure 22 : Emplacement des jauges sur la section 1 (Déformations longitudinales)....................... 23

Figure 23 : Emplacement des jauges sur la section 2 (Déformations longitudinales sur les

entretoises)............................................................................................................................... 23

Figure 24 : Emplacement des jauges sur la section 3 (Déformations longitudinales sur les poutres

près des raidisseurs) .................................................................................................................. 24

Figure 25 : Vue en plan des positions d'arrêt ............................................................................... 24

Tableau 1 : Localisation des points d'arrêt pour les essais statiques .............................................. 24

Figure 26 : Localisation transversale des trajectoires empruntées par les camions......................... 25

Figure 29 : Gabarits des camions servant aux essais statiques et pseudo statiques ........................ 26

Figure 30 : Déformations induites par 1 camion trajectoire A (essais statiques) ............................. 27

Figure 31 : Déformations induites par 1 camion trajectoire C (essais statiques)............................ 27

Figure 32 : Déformations induites par 1 camion trajectoire A (essais pseudo statiques) ................ 28

Figure 33 : Déformations induites par 1 camion trajectoire B (essais pseudo statiques)................. 28

Figure 34 : Déformations induites par 1 camion trajectoire C (essais pseudo statiques)................. 29

Figure 35 : Déformations induites par 2 camions trajectoire AA (essais pseudo statiques) ............. 29

Figure 36 : Déformations induites par 2 camions trajectoire BB (essais pseudo statiques) ............. 30

Figure 37 : Déformations induites par 2 camions trajectoire CC (essais pseudo statiques) ............. 30

Figure 38 : Déformations induites par 2 camions trajectoire AC (essais pseudo statiques) ............. 31

Figure 39 : Déformations induites par 2 camions trajectoire AA (essais statiques)......................... 31

Figure 40 : Déformations induites par 2 camions trajectoire CC (essais statiques) ......................... 32

Figure 41 : Déformations induites par 2 camions trajectoire AC (essais statiques) ......................... 32

Figure 42 : 1 Camion Trajectoire A Statique (Contraintes) ............................................................ 33

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Module d’ingénierie

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Figure 43 : 1 Camion Trajectoire C Statique (Contraintes)............................................................. 33

Figure 44 : 1 Camion Trajectoire A pseudo statique (Contraintes) ................................................. 34

Figure 45 : 1 Camion Trajectoire B pseudo statique (Contraintes) ................................................. 34

Figure 46 : 1 Camion Trajectoire C pseudo statique (Contraintes) ................................................. 35

Figure 47 : 2 Camions Trajectoire AA pseudo statique (Contraintes) ............................................. 35

Figure 48 : 2 Camions Trajectoire BB pseudo statique (Contraintes).............................................. 36

Figure 49 : 2 Camions Trajectoire CC pseudo statique (Contraintes).............................................. 36

Figure 50 : 2 Camions Trajectoire AC pseudo statique (Contraintes).............................................. 37

Figure 51 : 2 Camions Trajectoire AA statique (Contraintes) ......................................................... 37

Figure 52 : 2 Camions Trajectoire CC statique (Contraintes).......................................................... 38

Figure 53 : 2 Camions Trajectoire AC statique (Contraintes) ......................................................... 38

III.3.2 Calcul et interprétation des résultats afin d’obtenir la durée de vie restante du pont (T3) ........ 39

Figure 54 : Gabarit d'un CL-625................................................................................................... 39

Figure 56 : Panneaux «Limitation de poids» se situant aux entrées du pont .................................. 43

Tableau 3 : Comparaison des résultats ........................................................................................ 44

IV Bilan des activités ...................................................................................................................... 45

IV.1 Arrimage formation pratique/universitaire .......................................................................... 45

IV.2 Travail d’équipe ................................................................................................................. 45

IV.3 Respect de l’échéancier ...................................................................................................... 46

Tableau 4 : Explication des tâches du diagramme de GANTT ........................................................ 46

IV.4 Analyse et discussion.......................................................................................................... 47

Figure 57 : Établissement des courbes S-N d’un détail.................................................................. 49

Figure 58 : Méthode de contrôle par magnétoscopie ................................................................... 49

V Conclusions et recommandations ............................................................................................... 50

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I Introduction

Le pont sous étude a été construit il y a plus de soixante ans et comporte de nombreuses

soudures ayant des défauts importants. Des réparations majeures ont été apportées en 2008-

2009 par le Ministère des Transports du Québec pour améliorer son comportement tel que la

démolition de soudures, le remplacement de contreventements et l'installation de plaque pour

augmenter la rigidité de la structure. Ceci avait pour but d’augmenter la durée de vie du pont

qui a été initialement conçu pour une durée de 50 ans. La structure du pont est composée d’un

tablier formé d’une dalle de béton et trois poutres en acier reposant sur des piliers en béton.

Une couche d’enrobé bitumineux recouvre la dalle de béton du tablier et sert de surface de

roulement aux véhicules. La dalle de béton s’appuie sur des entretoises en acier qui sont

supportées par les poutres principales en acier. Quant à lui, le système de contreventement est

placé entre les poutres principales et reprend les charges séismiques et les charges de vent, en

plus de stabiliser les poutres principales contre le déversement. Finalement, il est à noter que

tout au long du projet, le béton utilisé dans nos calculs a une limite élastique de 55 MPa et

l’acier est de nuance G40.21 44W (300W).

Figure1 : Représentation générale d’un défaut dans la soudure au niveau d’un contreventement

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Module d’ingénierie

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II Présentation du projet

II.1 Description de l’entreprise

Le Ministère des Transports du Québec (MTQ) a été créé le 12 septembre 1969 et

est responsable des politiques relatives aux transports et à la voirie. Son mandat

principal est d’assurer la mobilité des personnes et des marchandises sur le réseau

routier québécois qui doit être sécuritaire et efficace. De plus, la sécurité des usagers et

le développement du Québec font également partie de son mandat. Le ministre qui est à

la tête du pouvoir législatif est Monsieur Sam Hamad. Le pouvoir administratif quant à

lui est confié au sous-ministre, Monsieur Michel Boivin. Finalement, Monsieur André

Caron s’occupe de la direction générale de l’Est-du-Québec et Québec.

II.2 Description de l’équipe de travail

L’équipe de travail se composait de David Audy et Nicolas Guy, étudiants au

baccalauréat en génie civil à l'Université du Québec à Chicoutimi. Le conseiller attitré au

projet était Marc Savard, professeur au département de génie civil à l'Université du

Québec à Chicoutimi et le promoteur Jean-François Laflamme, ingénieur au ministère

des Transports du Québec.

II.3 Problématique et état de l’art reliés au projet

La problématique principale de ce projet est l’incertitude entourant la fiabilité de

ce pont qui aurait atteint sa durée de vie utile, malgré les cycles de contrainte induits par

le trafic routier local sont d’amplitude réduite et peu élevé, comme l'indiquent les

mesures acquises par le MTQ lors d'un essai de chargement réalisé en automne 2009.

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II.4 Objectifs généraux et spécifiques du projet

L’objectif principal est d'estimer l'espérance de vie utile des poutres de ce pont à partir

des résultats d'essais de chargement réalisés par le MTQ. Pour ce faire, il faut mettre au point

une méthode de calcul permettant l'estimation du nombre de cycles de chargement que les

poutres de ce pont peuvent tolérer avant le développement de fissures.

En fait, l’idée est d’estimer le nombre de cycles requis pour passer d’un défaut ayant une

taille égale au seuil de détection de l’inspection non destructive à la taille critique associée à la

résilience de l’acier de ce pont et au niveau de contrainte induite par le camion de fatigue à

l’endroit du détail considéré. Il faut ensuite construire à l'aide du logiciel de modélisation

SolidWorks, un modèle numérique représentatif du comportement de ce pont afin de

déterminer le facteur de concentration de contrainte.

Les objectifs fixés au début du projet ont été réalisés conformément à l’échéancier initial

malgré le fait que nous avons pris du retard pour la partie des études sur SolidWorks. En effet,

les ordinateurs à notre disposition n’étaient pas assez puissants pour générer le modèle

complet du pont, ce qui nous a amené à créer un modèle réduit d’une section du tablier. Nous

avons eu également des délais d’attente pour obtenir l’information manquante auprès du MTQ.

Ainsi, avec le modèle numérique et la détermination de la contrainte maximale associée

au cas de chargements des camions statiques, nous sommes en mesure de déterminer

l’espérance de vie résiduelle des poutres du pont et le nombre de cycles de sollicitations permis

avant la rupture.

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11

III Aspects techniques et éléments de conception relatifs au projet

III.1 Modélisation du pont sur SolidWorks (T1)

Nous avons tout d’abord modélisé les éléments de base du pont afin de créer le

modèle numérique SolidWorks en assemblage, c'est-à-dire :

Les poutres principales (WF36x182)

Figure 1 : Poutre WF36x182

Les entretoises qui soutiennent la dalle de béton du pont (S10x25.4)

Figure 2 : Entretoises S10x25.4

La dalle de béton. À noter qu’elle est transparente dans l’assemblage (Figure 12)

afin de bien visualiser les éléments à l’étude.

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Figure 3 : Dalle de béton du pont (55 MPa)

Le contreventement 1 est celui qui a été installé sur le pont en 1949 et est

toujours présent sur la structure. Certains de ces contreventements ont été

éliminés (18) en 2008 par le MTQ.

Figure 4 : Contreventement 1

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Le contreventement 2 a été installé en 1978 afin de rigidifier transversalement le

tablier du pont et permettre une meilleure distribution transversale des efforts.

Figure 5 : Contreventement 2

Figure 6 : Contreventement 2 réel

Le modèle du pont présenté sur les trois prochaines figures servira à déterminer

les facteurs de concentration de contrainte se situant au niveau de nos soudures

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Module d’ingénierie

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qui sont à l’étude. On assemble les pièces à l’aide de la fonction de contrainte qui

permet de s’assurer qu’il y a continuité dans les éléments lors de l’étude qui sera

effectuée avec le module de simulation de SolidWorks.

Figure 7 : Pont sans les entretoises et la dalle de béton

Figure 8 : Pont sans la dalle de béton

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15

Figure 9 : Assemblage du pont

On assemble ainsi toutes les pièces créées pour générer la figure 10, nous avons

également inclue des piliers qui seront considérés comme infiniment rigides lors de la

simulation de l’étude statique.

Figure 10 : Assemblage complet du pont incluant les piliers

Il est à noter que nous avons négligé les barrières de protection sur les flancs de la dalle,

le revêtement bitumineux servant à la surface de roulement des véhicules et les conduits

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Module d’ingénierie

16

d’aqueduc dans le modèle numérique, ces éléments ayant une influence négligeable sur la

rigidité d’ensemble du pont.

III.2 Analyse du modèle et étude (T2)

Au début, nous avons décidé de modéliser l’ensemble du pont (voir figure 10). Ce

modèle n’a pu être exploité parce qu’il était trop lourd pour les ordinateurs à notre disposition

au laboratoire informatique du DSA. Nous avons alors décidé de démarrer le maillage sur un

ordinateur ayant plus de mémoire vive, mais le maillage prenait environ de quatre à cinq heures

avant d’être effectué. Par la suite, nous n’avons jamais été capables d’avoir une analyse statique

sur ce modèle, car cela aurait sans aucun doute pris quelques jours à compléter, ce qui était

inacceptable dans le cadre de ce projet.

Nous avons alors décidé de faire un sous modèle d’une section du tablier (voir figure 11)

du pont afin d’alléger la taille du modèle, de manière à obtenir nos résultats sachant bien que

nous perdions un peu de précision. De cette manière, le temps de calcul a été réduit à quelques

minutes, ce qui était satisfaisant. Le cas de chargement générant les contraintes les plus élevées

sur l’assemblage du pont sous étude est celui composé de 2 camions statique suivant la

trajectoire AC (Résultats obtenus à l’aide de la tâche T3). Pour pouvoir placer ce cas de

chargement sur le tablier, nous avons utilisé les plus petites extrusions possibles sur le tablier

qui est de 0.0001 mm comme on peut le voir sur la figure 18.

Cependant, notre première étude comportait une erreur majeure. C’est-à-dire que le

segment de 8 mètres sélectionné était aléatoire et des encastrements comme condition d’appui

sur SolidWorks, n’étaient pas réalistes, car un certain moment d’encastrement résiduel non

représentatif de la réalité apparaissait aux appuis .

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Module d’ingénierie

17

Figure 11 : Coupe d'une section de 8 mètres du tablier (27@35 m)

III.2.1 Localisation des points d’inflexion

Ceci nous a donc amenés à calculer les points d’inflexion des moments sur le segment

désiré (entre les deux appuis) car nous savons à l’aide des jauges de déformation que la plus

grande contrainte se situe @ 29 550 mm de l’extrémité du pont. Ainsi, lorsque les moments

sont égaux à zéro sur notre segment, nous serons en mesure de l’encastrer et de trouver les

contraintes (σx) désirées. Comme analyse initiale, nous avons décidé de placer le pont sur le

logiciel « Beam 2.0 » (voir figure 13) afin de donner un aperçu de la localisation des points

d’inflexion

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Module d’ingénierie

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Figure 12 : Localisation des points d’inflexion à l’aide de Beam 2.0 pour vérification

Par la suite, nous avons modélisé le pont avec le logiciel « SAP 2000 » qui offre plus de

précision et qui permettra de trouver exactement la localisation des points d’inflexion. Nous

avons opté pour un chargement distribué uniformément d’une valeur de 100 KN/m (Figure 14).

L’intensité de ce chargement a été posée arbitrairement dû au fait qu’il n’a aucun impact sur la

localisation de ces points.

Figure 13 : SAP 2000 (Chargement distribué uniformément)

On remarque sur la figure 16 que les moments fléchissants ressemblent à ceux obtenus

sur le logiciel « Beam 2.0 » ce qui nous permet de vérifier nos résultats. On analyse ensuite

l’emplacement des points d’inflexion tel que montré à la figure 17. En posant, que l’origine est

le début du pont, c’est-à-dire l’endroit où le chainage débute (Côté Latterière), le premier point

d’inflexion entre les deux appuis se situe à 23.03 mètres (1) et le deuxième est à 36.29 mètres

(2), ce qui délimite notre sous modèle du pont à modéliser sur SolidWorks.

Figure 14 : Localisation des points d'inflexion sur le plan d’ensemble (2008)

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Module d’ingénierie

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Figure 15 : SAP 2000 (Diagramme des moments fléchissant)

Figure 16 : SAP 2000 (Localisation des points d'inflexion)

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Module d’ingénierie

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III.2.2 Analyse du segment entre les deux points d’inflexion

Ensuite, nous avons analysé le sous modèle d’environ 13 mètres en supposant que le

comportement du pont demeure en tout temps dans le domaine des contraintes élastiques.

Figure 17 : Vue du sous modèle de 13 mètres

Figure 18 : Emplacement des camions sur le tablier

À l’aide de l’outil de tracé (Sonde), nous trouvons la contrainte selon l’axe longitudinal à

l’endroit désirée. Nous avons étudié tous les emplacements des jauges afin de déterminer la

déformation induite la plus critique dans le pont (voir figure 22).

Page 21: MODULE D’INGÉNIERIE - UQAC

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Module d’ingénierie

21

Figure 19 : Localisation de la contrainte maximale

Figure 20 : Emplacement sur le contreventement (Position à 29 550 mm)

Finalement, nous avons déterminé que la contrainte maximale se trouvant à

l’emplacement recherché était de 36.4 MPa. Cette valeur nous servira à trouver le facteur de

concentration de contrainte dans cet assemblage.

Page 22: MODULE D’INGÉNIERIE - UQAC

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Module d’ingénierie

22

III.3.1 Interprétation des résultats afin d’obtenir les cas de chargements sur le pont (T3)

Pour l’étude des déformations aux endroits où les jauges ont été installées par le MTQ,

nous avons déterminé à l’aide des notes de chantier la localisation des camions tout au long de

l’essai (cas de chargement) sur le tablier du pont.

Pour chacune des positions d’arrêt des camions, la moyenne des mesures obtenue de chacune

des jauges a été calculée.

Figure 21 : Position des jauges sur la vue en plan du pont (localisation des sections de mesure)

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Figure 22 : Emplacement des jauges sur la section 1 (Déformations longitudinales)

Figure 23 : Emplacement des jauges sur la section 2 (Déformations longitudinales sur les entretoises)

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Figure 24 : Emplacement des jauges sur la section 3 (Déformations longitudinales sur les poutres près des raidisseurs)

Figure 25 : Vue en plan des positions d'arrêt

Tableau 1 : Localisation des points d'arrêt pour les essais statiques

Section 1 10.5 m

Section 2 18.3 m

Section 3 26.1 m

Section 4 30.6 m

Section 5 33.5 m

Section 6 38.4 m

Section 7 41.3 m

Section 8 49.1 m

Section 9 56.9 m

Page 25: MODULE D’INGÉNIERIE - UQAC

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Module d’ingénierie

25

Figure 26 : Localisation transversale des trajectoires empruntées par les camions

Nous avons ainsi déterminé les forces appliquées par les camions (Figure 25 et 26) à

chaque essieu. La force engendrée par le poids du camion au devant se distribue aux deux roues

tandis que celle du derrière se transmet aux quatre roues de l’essieu arrière.

Figure 27 : Caractéristiques du camion sur la trajectoire A (Bleu)

Page 26: MODULE D’INGÉNIERIE - UQAC

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Module d’ingénierie

26

Figure 28 : Caractéristiques du camion sur la trajectoire C (Gris)

La figure 29 représente les forces appliquées à chaque roue ainsi que le gabarit de

chaque camion.

Nous avons utilisé les données fournies par le MTQ afin de tracer les différentes

déformations pour chaque cas de chargement présenté dans les figures suivantes.

Un essai statique consiste à placer un camion d’essai à un endroit précis sur le pont afin

de récolter les déformations engendrées par ce chargement.

Un essai pseudo statique consiste à faire avancer des camions test à faible vitesse pour

Figure 29 : Gabarits des camions servant aux essais statiques et pseudo statiques

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Module d’ingénierie

27

récolter des données de déformation qui seront utiles lors de l’analyse pour déterminer la

réaction de la structure sous étude.

Figure 30 : Déformations induites par 1 camion trajectoire A (essais statiques)

Figure 31 : Déformations induites par 1 camion trajectoire C (essais statiques)

-150

-100

-50

0

50

100

150

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

form

atio

ns

[μm

]

Distance (en millimètres)

1 Camion Trajectoire A Statique

T3S1P1B

T3S1P1H

T3S1P2B

T3S1P2H

T3S1P3B

T3S1P3H

PILE3_CONT_P1

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

form

atio

ns

[μm

]

Distance (en millimètres)

1 Camion Trajectoire C Statique

T3S1P1B

T3S1P1H

T3S1P2B

T3S1P2H

T3S1P3B

T3S1P3H

PILE3_CONT_P1

PILE3_CONT_P2

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Module d’ingénierie

28

Figure 32 : Déformations induites par 1 camion trajectoire A (essais pseudo statiques)

Figure 33 : Déformations induites par 1 camion trajectoire B (essais pseudo statiques)

-150

-100

-50

0

50

100

150

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

form

atio

ns

[μm

]

Distance (en millimètres)

1 Camion Trajectoire A pseudo statique

T3S1P1B

T3S1P1H

T3S1P2B

T3S1P2H

T3S1P3B

T3S1P3H

PILE3_CONT_P1

PILE3_CONT_P2

PILE3_CONT_P3

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

form

atio

ns

[μm

]

Distance (en millimètres)

1 Camion Trajectoire B pseudo statique

T3S1P1B

T3S1P1H

T3S1P2B

T3S1P2H

T3S1P3B

T3S1P3H

PILE3_CONT_P1

PILE3_CONT_P2

PILE3_CONT_P3

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Module d’ingénierie

29

Figure 34 : Déformations induites par 1 camion trajectoire C (essais pseudo statiques)

Figure 35 : Déformations induites par 2 camions trajectoire AA (essais pseudo statiques)

-150

-100

-50

0

50

100

150

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

form

atio

ns

[μm

]

Distance (en millimètres)

1 Camion Trajectoire C pseudo statique

T3S1P1B

T3S1P1H

T3S1P2B

T3S1P2H

T3S1P3B

T3S1P3H

PILE3_CONT_P1

PILE3_CONT_P2

PILE3_CONT_P3

T3EB

-150

-100

-50

0

50

100

150

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

form

atio

ns

[μm

]

Distance (en millimètres)

2 Camions Trajectoire AA pseudo statique

T3S1P1B

T3S1P1H

T3S1P2B

T3S1P2H

T3S1P3B

T3S1P3H

PILE3_CONT_P1

PILE3_CONT_P2

PILE3_CONT_P3

T3EB

Page 30: MODULE D’INGÉNIERIE - UQAC

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Module d’ingénierie

30

Figure 36 : Déformations induites par 2 camions trajectoire BB (essais pseudo statiques)

Figure 37 : Déformations induites par 2 camions trajectoire CC (essais pseudo statiques)

-150

-100

-50

0

50

100

150

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

form

atio

ns

[μm

]

Distance (en millimètres)

2 Camions Trajectoire BB pseudo statique

T3S1P1B

T3S1P1H

T3S1P2B

T3S1P2H

T3S1P3B

T3S1P3H

PILE3_CONT_P1

PILE3_CONT_P2

PILE3_CONT_P3

T3EB

T3EH

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

form

atio

ns

[μm

]

Distance (en millimètres)

2 Camions Trajectoire CC pseudo statique

T3S1P1B

T3S1P1H

T3S1P2B

T3S1P2H

T3S1P3B

T3S1P3H

PILE3_CONT_P1

PILE3_CONT_P2

PILE3_CONT_P3

T3EB

Page 31: MODULE D’INGÉNIERIE - UQAC

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Module d’ingénierie

31

Figure 38 : Déformations induites par 2 camions trajectoire AC (essais pseudo statiques)

Figure 39 : Déformations induites par 2 camions trajectoire AA (essais statiques)

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

form

atio

ns

[μm

]

Distance (en millimètres)

2 Camions Trajectoire AC pseudo statique

T3S1P1B

T3S1P1H

T3S1P2B

T3S1P2H

T3S1P3B

T3S1P3H

PILE3_CONT_P1

PILE3_CONT_P2

PILE3_CONT_P3

T3EB

-150

-100

-50

0

50

100

150

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

form

atio

ns

[μm

]

Distance (en millimètres)

2 Camions Trajectoire AA statique

T3S1P1B

T3S1P1H

T3S1P2B

T3S1P2H

T3S1P3B

T3S1P3H

PILE3_CONT_P1

PILE3_CONT_P2

PILE3_CONT_P3

T3EB

Page 32: MODULE D’INGÉNIERIE - UQAC

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Module d’ingénierie

32

Figure 40 : Déformations induites par 2 camions trajectoire CC (essais statiques)

Figure 41 : Déformations induites par 2 camions trajectoire AC (essais statiques)

Nous avons ensuite déterminé les valeurs maximales et minimales pour chaque cas de

chargement ce qui nous a permis ensuite de tracer les graphiques ci-dessous montrant les

contraintes maximum et minimum en fonction de la position des camions sur le pont. Nous

avons adopté une valeur de 210 000 MPa pour le module d’élasticité de l’acier. Pour obtenir les

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

form

atio

ns

[μm

]

Distance (en millimètres)

2 Camions Trajectoire CC statique

T3S1P1B

T3S1P1H

T3S1P2B

T3S1P2H

T3S1P3B

T3S1P3H

PILE3_CONT_P1

PILE3_CONT_P2

PILE3_CONT_P3

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

form

atio

ns

[μm

]

Distance (en millimètres)

2 Camions Trajectoire AC statique

T3S1P1B

T3S1P1H

T3S1P2B

T3S1P2H

T3S1P3B

T3S1P3H

PILE3_CONT_P1

PILE3_CONT_P2

PILE3_CONT_P3

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Module d’ingénierie

33

contraintes à partir des déformations, il suffit de multiplier les déformations par le module

d’élasticité.

Figure 42 : 1 Camion Trajectoire A Statique (Contraintes)

Figure 43 : 1 Camion Trajectoire C Statique (Contraintes)

-3,00E+07

-2,00E+07

-1,00E+07

0,00E+00

1,00E+07

2,00E+07

3,00E+07

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

Co

ntr

ain

tes

(MP

a)

Distance (en millimètres)

1 Camion Trajectoire A Statique

σ max

σ min

-3,00E+07

-2,00E+07

-1,00E+07

0,00E+00

1,00E+07

2,00E+07

3,00E+07

4,00E+07

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

Co

ntr

ain

tes

(MP

a)

Distance (en millimètres)

1 Camion Trajectoire C Statique

σ max

σ min

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Module d’ingénierie

34

Figure 44 : 1 Camion Trajectoire A pseudo statique (Contraintes)

Figure 45 : 1 Camion Trajectoire B pseudo statique (Contraintes)

-3,00E+07

-2,00E+07

-1,00E+07

0,00E+00

1,00E+07

2,00E+07

3,00E+07

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

Co

ntr

ain

tes

(MP

a)

Distance (en millimètres)

1 Camion Trajectoire A pseudo statique

σ max

σ min

-2,00E+07

-1,50E+07

-1,00E+07

-5,00E+06

0,00E+00

5,00E+06

1,00E+07

1,50E+07

2,00E+07

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

Co

ntr

ain

tes

(MP

a)

Distance (en millimètres)

1 Camion Trajectoire B pseudo statique

σ max

σ min

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Module d’ingénierie

35

Figure 46 : 1 Camion Trajectoire C pseudo statique (Contraintes)

Figure 47 : 2 Camions Trajectoire AA pseudo statique (Contraintes)

-3,00E+07

-2,00E+07

-1,00E+07

0,00E+00

1,00E+07

2,00E+07

3,00E+07

4,00E+07

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

Co

ntr

ain

tes

(MP

a)

Distance (en millimètres)

1 Camion Trajectoire C pseudo statique

σ max

σ min

-3,00E+07

-2,00E+07

-1,00E+07

0,00E+00

1,00E+07

2,00E+07

3,00E+07

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

Co

ntr

ain

tes

(MP

a)

Distance (en millimètres)

2 Camions Trajectoire AA pseudo statique

σ max

σ min

Page 36: MODULE D’INGÉNIERIE - UQAC

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Module d’ingénierie

36

Figure 48 : 2 Camions Trajectoire BB pseudo statique (Contraintes)

Figure 49 : 2 Camions Trajectoire CC pseudo statique (Contraintes)

-3,00E+07

-2,00E+07

-1,00E+07

0,00E+00

1,00E+07

2,00E+07

3,00E+07

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

Co

ntr

ain

tes

(MP

a)

Distance (en millimètres)

2 Camions Trajectoire BB pseudo statique

σ max

σ min

-3,00E+07

-2,00E+07

-1,00E+07

0,00E+00

1,00E+07

2,00E+07

3,00E+07

4,00E+07

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

Co

ntr

ain

tes

(MP

a)

Distance (en millimètres)

2 Camions Trajectoire CC pseudo statique

σ max

σ min

Page 37: MODULE D’INGÉNIERIE - UQAC

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Module d’ingénierie

37

Figure 50 : 2 Camions Trajectoire AC pseudo statique (Contraintes)

Figure 51 : 2 Camions Trajectoire AA statique (Contraintes)

-4,00E+07

-3,00E+07

-2,00E+07

-1,00E+07

0,00E+00

1,00E+07

2,00E+07

3,00E+07

4,00E+07

5,00E+07

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

Co

ntr

ain

tes

(MP

a)

Distance (en millimètres)

2 Camions Trajectoire AC pseudo statique

σ max

σ min

-3,00E+07

-2,00E+07

-1,00E+07

0,00E+00

1,00E+07

2,00E+07

3,00E+07

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

Co

ntr

ain

tes

(MP

a)

Distance (en millimètres)

2 Camions Trajectoire AA statique

σ max

σ min

Page 38: MODULE D’INGÉNIERIE - UQAC

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Module d’ingénierie

38

Figure 52 : 2 Camions Trajectoire CC statique (Contraintes)

Figure 53 : 2 Camions Trajectoire AC statique (Contraintes)

Nous constatons que la pire situation survient avec les déformations induites par

2 camions suivant la trajectoire AC. Ce résultat nous permet d’identifier le cas de

chargement à appliquer dans le modèle numérique SolidWorks.

-4,00E+07

-3,00E+07

-2,00E+07

-1,00E+07

0,00E+00

1,00E+07

2,00E+07

3,00E+07

4,00E+07

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

Co

ntr

ain

tes

(MP

a)

Distance (en millimètres)

2 Camions Trajectoire CC statique

σ max

σ min

-4,00E+07

-3,00E+07

-2,00E+07

-1,00E+07

0,00E+00

1,00E+07

2,00E+07

3,00E+07

4,00E+07

5,00E+07

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

Co

ntr

ain

tes

(MP

a)

Distance (en millimètres)

2 Camions Trajectoire AC statique

σ max

σ min

Page 39: MODULE D’INGÉNIERIE - UQAC

Université du Québec à Chicoutimi Département des Sciences Appliquées

Module d’ingénierie

39

III.3.2 Calcul et interprétation des résultats afin d’obtenir la durée de vie restante du pont (T3)

À l’aide de l’étude de simulation (Analyse statique) SolidWorks, on détermine que

la contrainte maximale se trouvant à l’endroit sous étude (@ 29 550 mm) est de 36.4

MPa. On prend alors la contrainte que nous obtenons lors de nos essais de chargements

(37.4 MPa) et on la divise par celle de notre modèle :

Cependant, la norme sur les exigences relatives à la fatigue (Norme CAN/CSA-S6-

06) indique à l’article 10.17.2.2, que le facteur de concentration de contrainte devrait

être calculé comme le ratio de la contrainte maximale obtenu avec le modèle dans le

secteur de la soudure sur la contrainte maximale estimée à partir des mesures des

jauges. Alors, le facteur multiplicatif est de 0.52 et notre situation présente est un CL-

625 (62.5 Tonnes) ce qui nous donne :

Figure 54 : Gabarit d'un CL-625

Notre situation comporte des 10 roues (25 Tonnes), alors nos efforts que l’on désire

seront plutôt comme l’équation suivante :

Page 40: MODULE D’INGÉNIERIE - UQAC

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Module d’ingénierie

40

La contrainte maximum dans notre situation est de 37.4 MPa et celle minimum est de -

34.4 MPa. Il faut utiliser la formule ci-haut pour pondérer nos efforts pour le calcul en

fatigue. Notre amplitude des contraintes est donc égale à :

Il est à noter qu’on ne tient pas compte du fait que l'espacement entre les essieux du

CL-625 est différent de celui des camions d'essai.

Afin d’estimer l’espérance de vie d’une membrure fissurée, on utilise les équations

suivantes :

La loi de Paris décrit le taux de propagation d’une fissure et est donnée par

l’expression suivante :

[1]

Cette expression donne la «vitesse» ou le taux de propagation auquel se propage

une fissure. Le paramètre K est le facteur d’intensité de contrainte donné par

l’équation suivante :

[2]

On calcule le nombre de cycles correspondant à l’espérance de vie d’un détail en

intégrant l’équation *1+. On obtient l’équation suivante :

[3]

Où ai est la taille initiale du défaut.

da

a

ia aYWAda

a

ia KAN

f

m

f

m

1111

mKAdN

ad

aYWK

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Module d’ingénierie

41

L’intégration donne :

[4]

Avec

[5]

Considérant que la taille finale du défaut est relativement grande, l’équation *4+

devient :

[6]

Dans le cas de l’acier, des références (Rolfe et Barsom) recommandent A = 1,88 ×

10-12 et m = 3. Par ailleurs, le produit W Y peut être considéré constant (en première

approximation) et égal à :

2YW . À noter que le produit peut être

comparé avec les valeurs du tableau 2 en fonction de la catégorie de détail étudié. Dans

le cas de cette étude, il s’agit d’un détail de la catégorie C.

Tableau 2 : Constante pour une catégorie de détail

fi

m

a

aaaΔ

RN f

i

11

mYWA

R2

i

m

a

aaΔ

RN f

i

1

ia

R

Page 42: MODULE D’INGÉNIERIE - UQAC

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Module d’ingénierie

42

On estime la durée de vie résiduelle en faisant l’hypothèse qu’il existe un

défaut dont la taille initiale (a i) est égale au seuil de détection de la méthode

d’inspection non destructive utilisée soit la magnétoscopie dans le cas de ce pont. Notre

ai pour notre situation est égal à 2 mm.

L’espérance de vie EV (en années) peut être estimée avec l’équation suivante :

[7]

Où Nc est le nombre de cycles de sollicitation induits par le passage d’un véhicule

et DJMC est le débit journalier moyen de camions. Dans le cas d’une travée continue, on

peut prendre Nc = 1,4 ce qui est notre situation.

Calculs pour le camion de fatigue normalisé

La première étape est de déterminer le R (équation 5) :

Ensuite on détermine le nombre de cycles à l’aide de l’équation 6 :

Selon un rapport d’inventaire effectué en 2009 par le MTQ, le débit journalier

moyen annuel (DJMA) est de 1000 avec 7 % de camion. Le débit journalier moyen des

camions (DJMC) est donc de 70.

Avec cette information, nous sommes alors en mesure de calculer l’espérance de

vie restante du pont en nombre d’années (Équation 7).

c

a

a

NDJMC

NannéesEV

f

i

365)(

f

i

a

aN

Page 43: MODULE D’INGÉNIERIE - UQAC

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Module d’ingénierie

43

Calculs avec la limitation de poids

Cependant, on constate qu’il y a un panneau de limitation de poids interdisant le

passage aux camions dont le poids total en charge dépasse le poids maximal inscrit sur les

panneaux.

Figure 55 : Panneaux «Limitation de poids» se situant aux entrées du pont

Nous avons alors décidé de reprendre les calculs :

La norme sur les exigences relatives à la fatigue (Norme CAN/CSA-S6-06) indique

à l’article 10.17.2.2, que le facteur multiplicatif est de 0.52 lors des calculs en fatigue

tout comme pour le calcul du CL-625, notre situation du poids maximum est de 50 T

(voir figure 56) :

Notre situation comporte encore les camions tests (25 Tonnes), alors nos efforts que

l’ont considérera :

La contrainte maximum dans notre situation est de 37.4 MPa et celle minimum est de -

34.4 MPa. Il faut utiliser la formule ci-haut pour pondérer nos efforts pour le calcul en

fatigue. Notre amplitude des contraintes est donc égale à :

On détermine le nombre de cycles à l’aide de l’équation 6 :

Page 44: MODULE D’INGÉNIERIE - UQAC

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Module d’ingénierie

44

Selon un rapport d’inventaire effectué en 2009 par le MTQ, le débit journalier

moyen annuel (DJMA) est de 1000 avec 7 % de camion. Le débit journalier moyen des

camions (DJMC) est donc de 70 comme dans le calcul du CL-625.

Avec cette information, nous sommes alors en mesure de calculer l’espérance de

vie restante du pont en nombre d’années (Équation 7).

Tableau 3 : Comparaison des résultats

Norme : CL-625 (62,5 Tonnes) Limitation de poids à 50 Tonnes

Amplification des contraintes (MPa) 95.84 76.73

Nombre de cycles restants en fatigue 594 774 1 159 035

Espérance de vie restante (en années) 16.63 32.4

Page 45: MODULE D’INGÉNIERIE - UQAC

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Module d’ingénierie

45

IV Bilan des activités

IV.1 Arrimage formation pratique/universitaire

Tout au long de ce projet, plusieurs connaissances acquises lors de notre formation

universitaire ont été mises à contribution. Les notions des cours de résistance des matériaux,

mécanique des solides, méthode d’analyse des structures I et II, conception des charpentes en

acier et en béton et de technologie du béton. Le cours de conception assistée par ordinateur

(CAO) nous a donné une base pour pouvoir concevoir le modèle numérique, mais nous aurions

aimé avoir une formation supplémentaire pour le module de simulation d’étude, car cela nous a

causé de nombreuses pertes de temps. Malgré le fait que nous manquions de connaissances sur

le module de simulation du logiciel SolidWorks, cela nous a permis d’en apprendre davantage à

ce sujet en l’utilisant et en cherchant les ressources pour répondre au mieux à nos nombreux

questionnements. Nous croyons fermement que nous avons appris énormément de choses lors

de la réalisation de ce projet tant au point de vue académique qu’au niveau des connaissances.

IV.2 Travail d’équipe

Pour ce qui est du travail en équipe, cette partie s’est bien déroulée malgré les horaires

chargés de chaque membre de l’équipe. La communication entre les parties était adéquate et

les rencontres prévues hebdomadairement entre les membres ont été respectées. Nous avons

utilisé un logiciel intitulé «Drop Box» qui s’est avéré fort utile pour faire le partage des fichiers

du projet. Ce logiciel consiste à ce que les documents soit toujours à jour dans un répertoire

virtuel ce qui permet aux utilisateurs de se connecter et d’avoir la dernière version du fichier

avec lequel l’équipe travaille. On constate alors l’avancement du projet effectué par chacun des

membres. La difficulté majeure rencontrée dans ce projet est sans aucun doute le manque de

soutien pédagogique face à nos problèmes. Nous avons manqué de ressources à quelques

reprises ce qui nous a freinés sur le plan d’avancement du projet. Heureusement, cela n’a pas

eu d’impact sur les étapes prévues à l’échéancier. Les plans datés de 1948 fournies par le MTQ

étaient souvent illisibles et en système impérial, ce qui a causé une certaine problématique lors

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de la conception SolidWorks. Cependant, nous avons fait de notre mieux pour effectuer ce

projet au mieux de nos connaissances.

IV.3 Respect de l’échéancier

Nous avons apporté des modifications à l’échéancier initial que nous avons proposé, car

nous avons eu des imprévues. Une d’entre elles est la date de présentation qui était inconnue

lors de l’élaboration de l’échéancier. Nous l’avions admise le 20 Avril 2011 et elle a été devance

au 15 avril 2011. Ceci a eu pour effet de devancer l’échéancier d’une semaine. De plus, le

manque de performance des ordinateurs de l’université a fait retarder la tâche T3 qui est

l’étude SolidWorks, car comme mentionnés auparavant, le modèle numérique était trop gros

pour ce logiciel afin d’avoir des résultats dans des délais raisonnables. Finalement, le nombre

d’heures prévues pour ce projet a été grandement dépassé dû aux imprévus rencontrés lors de

la réalisation de celui-ci.

Tableau 4 : Explication des tâches du diagramme de GANTT

# Nom de la tâche Début Fin # d’heures 1 Familiarisation avec les plans

et documents

01-01-2011 23-01-2011 10

2 Conception SolidWorks 24-01-2011 25-02-2011 60

3 Analyse (Étude SolidWorks) 26-02-2011 05-03-2011 40

4 Calcul des efforts sur les jauges 07-03-2011 25-03-2011 20 5 Interprétation des jauges des

résultats 28-03-2011 09-04-2011 15

6 Analyse de la structure globale

afin de déterminer la durée de vie restante

28-03-2011 15-04-2011 15

7 Rédaction du rapport final et montage de la présentation

11-04-2011 15-04-2011 35

Total : 195

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IV.4 Analyse et discussion

Au début de ce projet, nous avons modélisé le pont dans son intégralité en

représentant chaque élément individuellement. Cependant, étant donné que les plans

dataient de 1948, nous avons parfois du estimé des dimensions dans les anciens

contreventements ce qui a pu faire en sorte de ne pas représenter les pièces réelles du

pont dans le logiciel SolidWorks. Nous avons également posé une valeur arbitraire pour

la limite élastique du béton (55 MPa) et un module d’élasticité de 210 000 MPa pour

l’acier qui selon nous est plausible pour ce type de pont, car l’information était

manquante. Cette estimation peut avoir des légers impacts sur les résultats, car c’est

directement relié à la rigidité du tablier dans le modèle numérique. De plus, nous avons

omis le revêtement bitumineux qui rajoute du poids sur le tablier du pont ainsi que le

réseau d’aqueduc sur un coté du pont, le système d’éclairage et les gardes piétonniers .

Ces suppositions font en sorte que le modèle numérique n’est pas totalement semblable

à la réalité. Cependant, ces omissions ont un impact relativement faible sur le facteur de

concentration de contrainte.

Nous nous sommes ensuite rendu compte que nous n’étions pas en mesure

d’effectuer une étude avec le modèle du pont au complet puisque les ordinateurs du

DSA manquaient de performances pour effectuer cette tâche de grande envergure. Nous

avons ensuite décidé de faire une coupe à l’endroit où nous savions qu’il y aurait les

contraintes maximum mais nous nous sommes vite rendu compte que cette coupe

comportait trop d’erreurs sur nos résultats lors de l’encastrement de celle-ci.

Nous avons déterminé l’endroit précis où il y avait la contrainte maximale pour

calculer les points d’inflexion se trouvant à proximité (voir figure 12) afin de délimiter le

sous modèle du pont. Les endroits d’encastrements étaient alors déterminés, la coupe

se situe de 23.03 mètres à 36.29 mètres. En appliquant les efforts induits par les deux

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camions test sur la section 5 suivant la trajectoire AC, nous avons été en mesure de

trouver le facteur de concentration de contrainte.

Nous avons ensuite utilisés les formules du manuel «Fatigue Primer» et celles de

la documentation du MTQ afin de déterminer l’espérance de vie et le nombre de cycles

restants en fatigue (voir la tâche T3). Nous avons alors fait nos calculs selon le gabarit

d’un CL-625 (Camion utilisé dans les normes du MTQ) qui emprunterait le pont ce qui

nous a donné une amplification des contraintes de 95.84 MPa, 594 774 cycles restants

en fatigue et une espérance de vie restante de 16.63 années.

Cependant, les gens du milieu nous ont informés que le pont est beaucoup utilisé

par les camions lourds, lors des périodes de gel-dégel. En effet, ceux-ci veulent éviter la

balance installé à proximité, ce qui peut faire en sorte d’augmenter le DJMC et donc de

diminuer le nombre de cycles restants. En pensant à cette situation, nous nous sommes

rappelé qu’il y a un panneau de limitation de poids aux entrées du pont, ce qui limite en

termes de poids les camions qui empruntent le pont. Ceci aurait alors tendance à

augmenter le nombre de cycles restants et non d’augmenter l’amplification des

contraintes. En supposant qu’il n’y aura pas de camions contrevenants aux limitations

prescrites sur le panneau de signalisation dans nos calculs, nos résultats indiquent qu’un

camion pesant 50 tonnes au maximum, tel qu’affiché sur le panneau, engendrerait une

amplification des contraintes de 76.73 MPa, 1 159 035 cycles restants en fatigue et une

espérance de vie restante de 32.4 années.

En prenant compte que le pont est en service depuis 1950 et ce malgré qu’il y a

eu de nombreuses réparations effectuées afin d’améliorer son comportement et son

espérance de vie, nos estimations d’espérance de vie en fatigue comporte une variabilité

selon une distribution normal qui est représenter sur la Courbe S-N (voir figure 57). Cette

réalité a tendance à sous-estimer notre espérance de vie calculée en prenant la valeur la

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plus conservatrice se situant à gauche sur la distribution normale, tel que proposé par la

norme de calcul.

Figure 56 : Établissement des courbes S-N d’un détail

Alors, si le contrôle de détection des fissures à l’aide de la méthode de

magnétoscopie ne donne aucun résultat, cela signifie que l’espérance de vie restante du

pont est vraisemblablement supérieure à 32.4 années. C’est-à-dire qu’à partir du

moment où il y aura des fissures de deux millimètres, l’espérance de vie restante sera

réduite à 32.4 années.

Figure 57 : Méthode de contrôle par magnétoscopie

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V Conclusions et recommandations

Pour conclure, toutes les tâches ont été effectuées selon l’échéancier modifié qui nous a

permis d’atteindre les objectifs initiaux. La partie de conception sur le logiciel SolidWorks a pris

un peu plus de temps que prévu mais nous avons été toutefois en mesure d’acquérir les

résultats souhaités.

À l’aide des calculs présentés ci-haut, nous avons déterminés que l’espérance de vie

résiduelle des poutres en acier du pont est d’environ 32.4 années (1 159 035 cycles) selon le

DJMC observé par le MTQ qui est de 7 % de camions du DJMA. Cependant, il faut noter que le

DJMC observé peut-être biaisé car plusieurs camions, dépanneuses, véhicules de transport

d’équipement, véhicules-outils et véhicules dont la remorque ou la semi-remorque a plus de 10

m de longueur contourne le site de contrôle prévu pour le secteur afin d’éviter les vérifications

exigibles. Cela se produit plus précisément lors des périodes de gel-dégel et a donc un impact

qui résulte directement sur l’espérance de vie restante du pont.

Nos recommandations pour ce projet sont d’effectuer des inspections régulières par

magnétoscopie aux endroits critiques, c'est-à-dire à la jonction des contreventements et des

poutres principales, plus précisément aux endroits comportant des défauts de soudures

importants.

En cas d'apparition de fissures détectables par magnétoscopie, nous recommandons de

faire une nouvelle étude afin de recommander la réduction du poids maximum des camions

pouvant circuler sur le pont car à partir du moment où il y a des fissures de 2 mm, la durée de

vie restante du pont est d’environ 32.4 années.